Material 200 Mal stärker als Stahl aus Sojaöl gewonnen

(FotoVasileios Karafillidis/shutterstock.com)

Graphen besteht aus nur einer Schicht von Kohlenstoffatomen, die sich in einer speziellen Struktur anordnen. Das Material ist so zukunftsträchtig und vielseitig, dass dafür schon 2010 der Nobelpreis in Physik verliehen wurde: Es ist sehr leicht, dabei aber unglaublich stabil - das stärkste bekannte Material, aber trotzdem biegsam. Außerdem leitet es elektrische Impulse besonders effizient.

Die möglichen Anwendungen von Graphen sind zahlreich: Neuartige Wasserfilter, leichtere Flugzeugbauteile, hauchdünne, aber enorm widerstandkräftige Schutzschichten, biomedizinische Implantate oder enorm leichte Batterien mit deutlich höherer Kapazität als heute könnten möglich werden. Wenn Graphen sich nur günstig genug herstellen ließe. Der Preis von Graphen hängt von der Qualität ab. Ein hauchdünnes Blatt mit etwa zehn Zentimetern Durchmesser kostet heute etwa 700 Euro. Die Kosten für das Material zu senken, ist derzeit ein Hauptziel der Graphenforschung.

Eine Team der Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO), einer staatlich Forschungseinrichtung in Australien, lässt jetzt mit einer solchen Möglichkeit aufhorchen. In der Studie schreiben die Forscher, sie hätten sich wegen der niedrigen Kosten und dem geringen Verarbeitungsaufwand auf billige Flüssigkeiten oder Biomasse konzentriert, die Kohlenstoff enthalten, zum Beispiel Öl aus Sojabohnen.

Ein weiterer Kostenfaktor, den die Forscher ausschalten wollten: Die meisten Methoden setzen auf Vakuum oder komprimierte Gase, um Graphen herzustellen, was mit hohen Kosten und Sicherheitsaufwand verbunden ist. Den Australiern gelang die Herstellung von Graphen aber bei Raumklima.

Neben Sojaöl brauchen sie dazu eine Quarzröhre, einen Hochleistungssofen, Nickelfolie und etwa eine halbe Stunde Zeit. Sojaöl und Nickel, das als Katalysator fungiert, kommen in die Röhre und beim Erhitzen lösen sich bei annähernd 300 Grad Celsius die langen Kohlenstoffketten aus dem Öl zu gasförmigen Kohlenstoffbausteinen. Bei der Zieltemperatur von 800 Grad Celsius - wenn das meiste Öl schon verdampft ist - lösen sich daraus weiter die einzelnen Kohlenstoffatome und landen in der Nickelmasse.

Bei der folgenden Schnellkühlung auf einer Metallfolie trennen sich die Atome aus der Masse und kristallisieren dabei in die Graphenstruktur und bilden so einen Graphenfilm. Die Methode könnte den Preis gleich auf ein Zehntel drücken, meinen die Australier.