Kohlenstoff gegen Feuer 18.03.2013, 15:26 Uhr

Graphen ist das ultimative Flammschutzmittel

Freiburger und Berliner Wissenschaftler haben Ersatz für halogenierte Zusätze in Kunststoffen  gefunden. Anders als diese haben sie keine negativen Auswirkungen auf die Umwelt.

Graphen, eine bestimmte Form des Kohlenstoffs, wurde auch schon im Weltall entdeckt.

Graphen, eine bestimmte Form des Kohlenstoffs, wurde auch schon im Weltall entdeckt.

Foto: NASA

Halogenhaltige Flammschutzmittel in Kunststoffen sind effektiver als alle anderen. Sie hemmen die Entzündung, doch sie haben einen unerfreulichen Nebeneffekt: Es entstehen hohe Konzentration an polybromierten oder polychlorierten Dibenzodioxinen und Dibenzofuranen. Die reichern sich in der Umwelt an und gelangen schließlich in die menschliche Nahrungskette.  Das bedeutet allerdings keine direkte Gesundheitsgefahr.

Trotzdem arbeiten Wissenschaftler in aller Welt daran, Flammschutzmittel zu entwickeln, die ebenso wirksam sind wie die halogenhaltigen, doch für die Umwelt völlig unbedenklich sind. Im Rahmen des Institutsforschungsverbundes „FUNgraphen“, der vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert wird, ist jetzt die Lösung gefunden worden. Wissenschaftlern des Freiburger Materialforschungszentrums (FMF) der Albert-Ludwigs-Universität ist es gelungen, ein erst vor wenigen Jahren entdecktes Material mit faszinierenden Eigenschaften – Graphen – in Kunststoffe zu integrieren. Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) in Berlin hat die Wirksamkeit jetzt bestätigt. „Das Reizvolle von Graphen ist sein Multifunktionscharakter. Es gelingt, mit geringen Mengen gleichzeitig den Flammschutz, die mechanischen Eigenschaften und die Leitfähigkeit zu verbessern“, sagt Bernhard Schartel, Projektleiter bei der BAM.

Ein Multitalent weckt Hoffnungen

Graphen ist eine bestimmte Form des Kohlenstoffs, die auch schon im Weltall entdeckt wurde. Auf der Erde muss Graphen eigens hergestellt werden. Dessen Atome sind in Form von Sechsecken angeordnet. Benachbarte Sechsecke teilen sich jeweils zwei Atome, sodass dann ein bienenwabenförmiges Muster entsteht. Zweite Besonderheit des Graphens: Es ist nur eine Atomlage dick, also wenige millionstel Millimeter. Die Fläche eines solchen Moleküls liegt bei einem Quadratmillimeter. Es ist transparent, elektrisch leitfähig, chemisch beständig und weist zudem eine hohe mechanische Beständigkeit auf. Darüber hinaus zeigt es eine hohe Undurchlässigkeit gegenüber Gasen und Flüssigkeiten – allesamt Eigenschaften, die es, so die Einschätzung der Wissenschaftler, zu einem Hoffnungsträger für die Entwicklung neuer Hochleistungswerkstoffe machen.

0,5 bis zwei Prozent Graphen im Kunststoff reichen schon, um ihn schwer entflammbar zu machen. Wie wichtig Erfolge in diesem Bereich sind zeigt die Statistik. Das Süddeutsche Kunststoff-Zentrum in Würzburg spricht von sieben bis acht Millionen Bränden pro Jahr in Europa, den USA, Russland und China. Dabei kommen etwa 166.000 Menschen ums Leben. Allein in Deutschland sind es jährlich etwa 600 Tote und 6.000 Schwerverletzte.

Von Wolfgang Kempkens
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