Industrielle Fertigung möglich 06.08.2015, 11:17 Uhr

Perfektes Graphen hergestellt nach der Gecko-Methode

Forscher aus Aachen und Jülich haben eine industriefähige Lösung zur Produktion von Graphen entwickelt. Das könnte den Durchbruch für das vielfältig einsetzbare Material bedeuten.

Forschern der RWTH Aachen und des Forschungszentrums Jülich ist es gelungen, Graphen nach einer neuen, industriell nutzbaren Methode herzustellen. Im Bild stehen (v.l.) die Forscher Luca Banszerus, Professor Christoph Stampfer, Michael Schmitz und Stephan Engels vor dem CVD-Ofen zum Wachsen von Graphen.

Forschern der RWTH Aachen und des Forschungszentrums Jülich ist es gelungen, Graphen nach einer neuen, industriell nutzbaren Methode herzustellen. Im Bild stehen (v.l.) die Forscher Luca Banszerus, Professor Christoph Stampfer, Michael Schmitz und Stephan Engels vor dem CVD-Ofen zum Wachsen von Graphen.

Foto: Peter Winandy/RWTH Aachen

Physiknobelpreisträger Klaus von Klitzing kann sich freuen wie ein Kind, wenn er mit einer neuen wissenschaftlichen Erkenntnis konfrontiert wird. Eine solche Gelegenheit gab es vor ein paar Jahren. Er klebte einen Streifen Tesafilm auf einen Grapitblock und zog ihn wieder ab. „Das ist tatsächlich Graphen“, staunte der Direktor am Max-Planck-Instituts für Festkörperforschung in Stuttgart. Diese verblüffend einfache Methode war die erste, die genutzt wurde, um das als Wundermaterial gepriesene Gitternetz aus sechseckig angeordneten Kohlenstoffatomen herzustellen. Für eine industrielle Produktion eignet sich das allerdings nicht.

Graphen scheidet sich im Vakuum auf Kupfer ab

Die Lösung fanden zwei Jungforscher, Luca Banszerus und Michael Schmitz, des 2. Physikalischen Instituts der RWTH Aachen sowie weitere Wissenschaftler der RWTH und des Forschungszentrums Jülich. Sie produzieren Graphen in einer Vakuumkammer, indem sie Methan, das Kohlenstoff enthält, atomfein zerstäuben. Es scheidet sich als perfektes bienenwabenförmiges Gitter auf einer Kupferfolie ab.

„Kupfer wirkt wie ein Wegweiser für den Kohlenstoff“, sagt Professor Rolf Mülhaupt vom Freiburger Materialforschungszentrums (FMF), das zur Albert-Ludwigs-Universität gehört. Mülhaupt ist einer der wichtigsten deutschen Graphenforscher.

Das Graphengitter auf der Folie zu platzieren ist kein großes Problem. Es zerstörungsfrei abzulösen schon. Bisher versuchen die Forscher es meist mit Säuren. Das funktioniert, denn eine der vielen Eigenschaften des Graphens ist seine Beständigkeit gegenüber ätzenden Flüssigkeiten. Doch derart abgelöste Gitter sind fast nie perfekt. Meist weisen sie Beulen oder Lücken auf.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Clariant Produkte (Deutschland) GmbH-Firmenlogo
Projektmanager (M/W/D) - Engineering & Process Technology Clariant Produkte (Deutschland) GmbH
Burgkirchen an der Alz Zum Job 
Thüringer Landgesellschaft mbH-Firmenlogo
Leiter Geschäftsbereich Planung / Bau (m/w/d) Thüringer Landgesellschaft mbH
Immobilien Management Essen GmbH (IME)-Firmenlogo
(Senior) Projektkoordinator (m/w/d) Hochbau & Stadtentwicklung Immobilien Management Essen GmbH (IME)
HUESKER Synthetic GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Bau- oder Umweltingenieur (m/w/d) HUESKER Synthetic GmbH & Co. KG
Gescher Zum Job 
KRONOS TITAN GmbH-Firmenlogo
RCM Ingenieur - Schwerpunkt Elektrotechnik - (m/w/d) KRONOS TITAN GmbH
Leverkusen Zum Job 
Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)-Firmenlogo
Betriebsingenieur:in Müllheizkraftwerk (w/m/d) Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)
Spar- und Bauverein eG-Firmenlogo
Leiter Technik / Prokurist (m/w/d) Spar- und Bauverein eG
Hannover Zum Job 
Koehler Paper SE-Firmenlogo
Ingenieur Qualitätssicherung (m/w/d) Koehler Paper SE
KOCO MOTION GmbH-Firmenlogo
Produktmanager (m/w/d) KOCO MOTION GmbH
Dauchingen Zum Job 
Immobilien Management Essen GmbH (IME)-Firmenlogo
(Senior) Projektkoordinator (m/w/d) Hochbau & Stadtentwicklung Immobilien Management Essen GmbH (IME)
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur (w/m/d) für Projektberatung in der Autobahnplanung Die Autobahn GmbH des Bundes
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur / Architekt (w/m/d) Hochbau Die Autobahn GmbH des Bundes
DFS Deutsche Flugsicherung GmbH-Firmenlogo
Ingenieur* Energieversorgung DFS Deutsche Flugsicherung GmbH
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieurwesen (w/m/d) Konstruktiver Ingenieurbau Die Autobahn GmbH des Bundes
Krefeld, Euskirchen, Köln, Essen Zum Job 
Verkehrsbetriebe Karlsruhe GmbH-Firmenlogo
Sachgebietsleiter*in operatives Flottenmanagement - ECM3 Verkehrsbetriebe Karlsruhe GmbH
Karlsruhe Zum Job 
Ihlemann GmbH-Firmenlogo
Stellvertretender Qualitätsleiter (m/w/d) Ihlemann GmbH
Braunschweig Zum Job 
TenneT-Firmenlogo
Senior Projektleiter Data Center (m/w/d) TenneT
Lehrte bei Hannover Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur in der Bauwerksprüfung (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Würzburg Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur für Streckenplanung (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Würzburg Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur für Straßenplanung / Verkehrsplanung (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Würzburg Zum Job 

Trennung mit extrem schwachen Kräften

Die Forscher aus Aachen und Jülich nutzen statt einer Säure die sogenannten Van-der-Waals-Kräfte, um Graphen und Kupfer zu trennen. Diese schwachen Kräfte bilden sich zwischen Atomen oder Molekülen. Sie wirken nur auf extrem kurze Entfernungen. Geckos beispielsweise nutzen sie, um an Wänden und Decken zu laufen. An ihren Füßen befinden sich Millionen feinste Härchen, die jeweils eine winzige Anziehungskraft auf den Untergrund haben.

Das mit der Geckomethode produzierte Graphen hat höchste Qualität. Außerdem lässt sich die Kupferfolie immer wieder verwenden, während sie durch Säuren geschädigt wird. Das spart bei einer späteren industriellen Herstellung Ressourcen und damit Geld.

Graphen ist vielfach fester als Stahl, lässt sich zur Herstellung von leistungsfähigen Stromspeichern und superschnellen Transistoren nutzen. Es macht Oberflächen kratzfest, Autoreifen abriebfest, Kunststoffe zu elektrischen Leitern und Materialien zur Wärmedämmmung noch effektiver, um nur einige Anwendungsmöglichkeiten zu nennen. Dazu ist aber eine kostengünstige Produktionstechnik notwendig. Die Aachen-Jülicher Forscherallianz könnte auf dem richtigen Weg sein.

Auch Uni Duisburg-Essen arbeitet an Verfahren zur Graphen-Herstellung

Auch die Universität Duisburg-Essen (UDE) arbeitet an der Herstellung von Graphen und hat im vergangenen Jahr eine Maschine in Dienst gestellt, mit der sich Graphen in größeren Mengen produzieren lässt.

 

Ein Beitrag von:

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.