27.11.2019 - Swansea University

Alte Zeitungen für den Aufbau von Kohlenstoff-Nanoröhrchen

Eine Forschungskooperation zwischen der Rice University und dem Energy Safety Research Institute (ESRI) an der Swansea University hat ergeben, dass alte Zeitungen als kostengünstiges, umweltfreundliches Material verwendet werden können, um einwandige Kohlenstoff-Nanoröhrchen in großem Maßstab herzustellen.

Kohlenstoff-Nanoröhrchen sind winzige Moleküle mit unglaublichen physikalischen Eigenschaften, die in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden können, wie z.B. leitfähige Folien für Touchscreen-Displays, flexible Elektronik, Gewebe zur Energieerzeugung und Antennen für 5G-Netzwerke.

Die neue Studie beschreibt die Forschungsexperimente zur Herstellung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die das Potenzial haben könnten, einige der Probleme im Zusammenhang mit ihrer Großproduktion zu lösen, wie z.B.:

  • Die hohen Kosten für die Vorbereitung einer geeigneten Oberfläche für das chemische Wachstum.
  • Die Schwierigkeiten bei der Skalierung des Prozesses, da bisher nur Einzeloberflächenwachstumsprozesse zur Verfügung standen.

Das Forschungsteam entdeckte, dass die große Oberfläche von Zeitungen eine unwahrscheinliche, aber ideale Möglichkeit bietet, Kohlenstoff-Nanoröhrchen chemisch herzustellen.

Der leitende Forscher Bruce Brinson sagte: "Zeitungen haben den Vorteil, dass sie in einem Rolle-zu-Rolle-Prozess in gestapelter Form verwendet werden, was sie zu einem idealen Kandidaten für eine kostengünstige, stapelbare 2D-Oberfläche zum Anbau von Kohlenstoff-Nanoröhrchen macht."

Doch nicht alle Zeitungen sind gleich gut - nur Zeitungen, die mit Kaolinleim hergestellt wurden, also Porzellanerde, führten zu einem Wachstum von Kohlenstoff-Nanoröhren.

Co-Autor Varun Shenoy Gangoli sagte: "Viele Substanzen wie Talkum, Calciumcarbonat und Titandioxid können bei der Leimung von Papieren verwendet werden, die als Füllstoff dienen und bei der Absorption und dem Verschleiß helfen. Es war jedoch unsere Beobachtung, dass die Kaolinschlichtung und nicht die Kalziumkarbonatschlichtung uns gezeigt hat, wie der Wachstumskatalysator, in unserem Fall Eisen, von der chemischen Natur des Substrats beeinflusst wird".

ESRI-Direktor Andrew Barron, ebenfalls Professor an der Rice University in den USA, sagte: "Es gibt zwar frühere Untersuchungen, die zeigen, dass Graphen, Kohlenstoff-Nanoröhrchen und Kohlenstoffpunkte auf einer Vielzahl von Materialien synthetisiert werden können, wie z.B. Lebensmittelabfälle, Vegetationsabfälle, Tier-, Vogel- oder Insektenabfälle und chemisch auf natürlichen Materialien angebaut werden, doch diese Forschung war bisher begrenzt.

"Mit unserer neuen Forschung haben wir ein kontinuierliches Strömungssystem gefunden, das die Kosten für den Substrat- und Postsyntheseprozess drastisch reduziert, was sich auf die zukünftige Massenproduktion von einwandigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen auswirken könnte."

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