Graphen basierte Materialien der nächsten Generation für Herstellungsverfahren
Dieses unglaublich dünne Material hat, seitdem dieses erstmals im Jahr 2004 von Graphit unterschieden wurde, in der wissenschaftlichen Community und Industrie für großes Aufsehen gesorgt. Dieser Enthusiasmus ist gut begründet, da Graphen abgesehen von ausgezeichneten Halbleitereigenschaften härter als Diamanten und hundertmal beständiger als Stahl ist. Es findet in zahlreichen Bereichen Anwendung. Dies schließt unter anderem die Nanoelektronik, Verbundwerkstoffmaterialien, molekulare Sensoren, artifizielle Muskelaktuatoren sowie Kunststoffpolymere ein. Das EU-finanzierte Projekt NANOMASTER (Graphene based thermoplastic masterbatches for conventional and additive manufacturing processes) wurde eingerichtet, um innovative Polymere zu entwickeln, welche den für Komponenten erforderlichen Kunststoffbedarf um die Hälfte senken. Hierdurch wird das Gewicht erheblich reduziert und die Umweltverträglichkeit verbessert. Es wurde mehrere unterschiedliche Klassen von Graphen sowie expandierten Graphits hergestellt und im Labor geprüft. Es wurde der Einfluss von Eigenschaften wie Dicke, Seitengröße, Schüttdichte und Oberflächenfunktionalisierung auf die nachfolgenden Eigenschaften von Polymer-Nanoverbundwerkstoffen untersucht, in welchen diese neuen Klassen beinhaltet sind. Die Herstellung der vielversprechendsten Klassen erfolgte im Anschluss in einem größeren Maßstab. Die Projektpartner zielten darauf ab, die Verarbeitungsfaktoren besser zu verstehen, welche sich auf die Herstellung gut verteilter Nanoverbundwerkstoffe über Doppelschneckenextrusion auswirken. Es wurde darüber hinaus die Recyclebarkeit von expandierter-Graphit-Polymer-Verbundwerkstoffen untersucht. Das NANOMASTER-Team entwickelte schließlich Verfahren für eine schnelle Herstellung von Graphen, expandiertem Graphen und Nanographiten in einem großen Maßstab sowie Maschinen und Verarbeitungsmethoden, die auf eine effiziente Erstellung von Vormischungen und Verbindungen mit hohem Durchsatz ausgerichtet sind. Ferner wurden Materialsysteme entwickelt, die sich schnell, mühelos und sicher in bestehende konventionelle und zusätzliche Herstellungsverfahren integrieren lassen. Durch eine Optimierung der Herstellungsverfahren wird NANOMASTER einen Beitrag dafür leisten, den Weg für eine Vielzahl potenzieller Anwendungen zu ebnen. Dazu gehören Materialien, die leichter, härter und stärker als herkömmliche Kunststoffe sind, und bei denen erheblich weniger Rohmaterialien verwendet werden. Der Einsatz von Graphen eröffnet außerdem die Möglichkeit zur Entwicklung von Kunststoffen mit neuartigen Eigenschaften wie z. B. einer besseren Leitfähigkeit und Feuerbeständigkeit.
Schlüsselbegriffe
Graphen, Herstellung, Graphit, Polymer, NANOMASTER, Nanoverbundwerkstoffe
