Zukunftsmaterial Graphen: BAM entwickelt Standards für industrielle Anwendungen

Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) will in einem neuen EU-Projekt Messverfahren entwickeln, die die Zusammensetzung von Graphen zuverlässiger ermitteln. Im Rahmen des Projekts ISO-G-SCoPe sollen diese Verfahren standardisiert werden, um Graphen schneller in die industrielle Anwendung zu überführen.

Graphen gilt als Nanomaterial der Zukunft: Es ist das dünnste zweidimensionale Material der Welt, ist stärker als Stahl, leitet Strom und Wärme gut, kann chemisch leicht verändert werden und hat einzigartige optische Eigenschaften. Aufgrund dieser Qualitäten könnte Graphen in vielen Industriebereichen eingesetzt werden – von Akkus für Elektroautos, über Mikrochips und Solarzellen bis hin zur Virenbekämpfung in der Medizintechnik.

Eine kommerzielle Nutzung von Graphen ist bislang jedoch schwierig, da es keine standardisierten Verfahren gibt, die die Struktur und Zusammensetzung des Nanomaterials und seiner Derivate zuverlässig ermitteln. Unternehmen können daher nicht sicher sein, ob ihre Produkte wirklich den gewünschten Anforderungen entsprechen. Die BAM arbeitet im Projekt ISO-G-SCoPe zusammen mit europäischen Partner*innen aus Industrie und Wissenschaft an der Entwicklung eines Verfahrens für eine zuverlässige chemische Charakterisierung von Graphen und Graphenoxid. Dabei kann die BAM auf ihre langjährige Erfahrung auf dem Gebiet der chemischen Analytik von Nanomaterialien mit oberflächenempfindlichen Verfahren und der Elektronenmikroskopie zurückgreifen.

Im Rahmen des Projekts werden neue Verfahren für die genaue Messung der lateralen und vertikalen Größe von Graphen und Graphenoxid-Flakes entwickelt. Dabei wird bestimmt, wie viele Schichten vorhanden sind und wie die Flockengrößenverteilung in verschiedenen Chargen aussieht. Bei der chemischen Analyse wird die Menge des vorhandenen Sauerstoffs bei Graphenoxid ermittelt und das Material wird auf Verunreinigungen und Funktionalisierung untersucht. Außerdem werden unter der Leitung der BAM zwei VAMAS-Ringversuche (Versailles Project on Advanced Materials and Standards) initiiert, um die Verfahren in einem weltweiten Test zu validieren und zu Standards weiterzuentwickeln.  

„Wenn wir standardisierte Charakterisierungsverfahren für Graphen etablieren können, unterstützen wir die Industrie, Innovationen schneller vom Labor in die Großproduktion zu bringen“, so Dr. Jörg Radnik, Leiter des Projekts an der BAM. „Und wir schaffen Vertrauen in die Qualität und Sicherheit des Materials.“