29.08.2014, 08:32 Uhr | 1 |

Displays und Autoteile Japans Industrie experimentiert mit dem Geheimnis der Kohlenstoff-Nanoröhrchen

Toray Industries, Nitta und Furukawa Electric: Sie alle experimentieren in Japan intensiv mit Kohlenstoff-Nanoröhrchen. Es entstehen biegsame Displays mit schärferen Bildern. Zudem Flashspeicher, die sich 100 Milliarden Mal beschreiben lassen und Kabelstränge für Autos, die 40 Prozent leichter sind als Varianten aus Kupfer.

Auch deutsche Forscher an der Technischen Universität München experimentieren mit Kohlenstoff-Nanoröhrchen
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Auch deutsche Forscher an der Technischen Universität München experimentieren mit Kohlenstoff-Nanoröhrchen: Auf ihrer Grundlage entwickeln sie flexible Gassensoren, die sich dadurch in Zukunft wirtschaftlicher produzieren lassen sollen. 

Foto: Technische Universität München

Toray Industries mit Sitz in Tokio ist ein in der Kohlenstoffchemie tätiges Unternehmen, das derzeit zu den Vorreitern in der Weiterentwicklung der Kohlenstoff-Nanoröhrchen zählt. Toray entwickelt Halbleiter für den Einsatz in biegsamen Bildschirmen sowie Sensoren, die in den Körper implantiert werden um das Blutzuckerniveau zu überwachen.

Die Kohlenstoff-Nanoröhrchen bestehen aus Kohlenstoffatomen, die in einem maschendrahtähnlichen Geflecht verbunden sind und einen winzigen Zylinder mit einem Durchmesser zwischen 0,4 und 50 Nanometer formen. Laut Toray können sie elektrische Signale zehn Mal schneller als herkömmliches Silizium übertragen. Displays auf Basis von Kohlenstoff-Nanoröhrchen bieten zudem schärfere und glattere Bilder und verbrauchen weniger Elektrizität im Vergleich zu konventionellen Bildschirmen.

Toray erhöht Reinheit der Nanoröhrchen auf 95 Prozent

Toray benutzt eine einzelne Schicht von Nanoröhrchen als Primärmaterial. In Zusammenarbeit mit dem National Institute of Advanced Industrial Science (AIST) ist es gelungen, nur jene Nanoröhren zu nutzen, die sich wie ein Halbleiter und nicht wie ein Metall verhalten. Dadurch ist es möglich, die Reinheit der Nanoröhrchen auf mehr als 95 Prozent zu erhöhen. „Damit erreichen wir ein ausreichendes Niveau für die praktische Nutzung des Materials“, erläutert Yuichiro Iguchi, Forscher bei Toray. Das Unternehmen will diese Halbleiter, die mit einem Aufsprühverfahren produziert werden, bis 2016 auf den Markt bringen.

Ähnlich wie in China und Taiwan arbeiten japanische Unternehmen derzeit auch am Einsatz von Nanoröhrchen in neuartigen Flashspeichern. Derartige Speicherchips könnten 100 Milliarden Mal neu beschrieben werden. „Kohlenstoff-Nanoröhrchen eignen sich als Memory Material für Hochleistungsserver“, erläutert Ken Takeuchi, Professor an der Chuo Universität, der auch mit dem Start-Up Nantero an der Harvard Universität bei der Entwicklung eines Hochgeschwindigkeits-Speicherchips zusammenarbeitet.

Kohlenstoff-Nanoröhrchen erobern auch japanische Autoindustrie

Nitta, ein japanischer Hersteller industrieller Antriebsriemen, findet hingegen neue Einsatzbereiche für das Material im Automobilbereich. Nitta hat die Schlagfestigkeit des kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffs, der in Autoteilen benutzt wird, deutlich erhöht, indem das Unternehmen winzige Anteile von Kohlenstoff-Nanoröhrchen in den Prozess einbringt. Dabei wird auch die Gefahr statischer Elektrizität deutlich verringert.

Furukawa Electric hingegen arbeitet am Einsatz der Nanoröhrchen in Kabelbäumen für Autos. Dafür wurde ein Verbundmaterial durch die Vermischung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen und Aluminium entwickelt. Nach Aussagen von Furukawa werden die Kabelstränge damit bis zu 40 Prozent leichter im Vergleich zu den herkömmlichen Kupfervarianten. Da Autohersteller ständig nach neuen Wegen suchen, das Gewicht der Autos zu verringern, verspricht man sich eine rege Nachfrage.

Seit 1991 beschäftigen sich Forschung und Wissenschaft mit dem molekularem Kunststoff, der vielfach als Traummaterial der Zukunft eingeschätzt wird. Das Material hat vielfältige Reize. Es wiegt nur halb so viel wie Aluminium und jede Nanoröhre kann bei einem Bruchteil des Gewichts rund 100-mal stärker sein als Stahl. Einige nehmen 100-mal mehr elektrische Ladungen auf als Kupfer.

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Von Peter Odrich
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kommentare
30.08.2014, 17:53 Uhr Progetti
Kohlenstoff- Nano- Röhrchen könnten aufgefädelt auf dünnen Karbon- Fasern als Gleichstromkabel- Einheiten Verwendung finden. Kohlenstoff zeigt einen negativen Temperatur- Gradienten für den elektrischen Widerstand, das heißt, dass bei höherer Temperatur ballistische Elektronen frei werden, und das geht in Richtung Hochtemperatur- Supraleitung. Das müsste bei guter Wärme- Isolierung des Kabels funktionieren, man braucht also keine Kühlung wie bei Yttrium- Barium- Kupfer-Oxyd.
Energie- Übertragung von den Windparks oder von Wüsten- Kraftwerken wären so ohne große Verluste möglich.

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