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    "Zukunftsmaterial“ Graphen

    Zinn löst Graphen als weltbesten Stromleiter ab

    Stanen - Foto: Yong Xu/Tsinghua University; Greg Stewart/SLAC

    Forscher haben es geschafft, Zinn in eine zweidimensionale Kristallstruktur zu bringen. Dieses "Stanen" ist nur ein Atom dick und leitet Strom ohne Verluste.

    Das Wort Stanen setzt sich aus Stannum, dem lateinischen Wort für Zinn, und Graphen - mit dem das Material seine zweidimensionale Struktur teilt - zusammen. Forscher der Stanford University haben festgestellt, dass das Material ein topologischer Isolator ist - Strom kann nur entalng seiner Ränder, nicht aber im Inneren fließen. Wenn eine nur ein Atom starke Folie aus Zinn-Atomen mit Fluor-Atomen versetzt wird, leitet sie Strom entlang ihrer Kanten mit 100-prozentiger Effizienz und zwar bei Raumtemperatur.

    Silizium-Ersatz
    Shoucheng Zhang, der Leiter des Experiments, glaubt, dass Stanen die Geschwindigkeit und den Strombedarf zukünftiger Prozessoren enorm verbessern kann - falls andere Experimente, die derzeit weltweit in Arbeit sind, die Ergebnisse aus Stanford bestätigen. Zhang und sein Team forschen schon seit zehn Jahren an topologischen Isolatoren. Mit dem zweidimensionalen Zinn haben sie erstmals ein Material gefunden, das die exzellente Leitfähigkeit, die solche Materialien mitbringen, auch bei Zimmertemperatur behält. Durch das Einbringen von Fluor-Atomen bleibt die perfekte Leitfähigkeit laut den Forschern mindestens bis zu einer Temperatur von 100 Grad Celsius stabil.

    Laut Zhang könnte das Material als Leiterbahn auf Chips zum Einsatz kommen, was den Strombedarf und die Wärmeentwicklung senken würde. Allerdings ist die Herstellung von Stanen nicht trivial. Derzeit können einzelne Lagen des Materials nicht im größeren Maßstab hergestellt werden. Zhang glaubt aber, dass Stanen das Potenzial hat, irgendwann das Silizium in der Chip-Herstellung zu ersetzen.
    Quelle
    Graphen: Bessere Fotos bei schlechtem Licht
    Ein Fenster ins Innere von Graphen
    Das Wundermaterial Graphen und seine Anwendungen



    Geändert von delle59 (17.11.15 um 11:28 Uhr)
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    Erste kommerzielle Produktion von Graphen in Polen

    Medienberichten zufolge hat ein polnisches Unternehmen erstmals mit der kommerziellen Herstellung von Graphen begonnen. Bei der Eröffnung der Anlage war auch der polnische Ministerpräsident zugegen und lobte die Pionier-Arbeit des Unternehmens. Es ist die erste Produktionsstätte dieser Art weltweit.


    Die polnische Firma Nano Carbon, gegründet im Jahre 2011, hat offenbar erstmals die kommerzielle Produktion und den Verkauf des "Supermaterials" Graphen eingeleitet. Das Ereignis liegt schon einige Wochen zurück, hat es aber nicht groß zu medialer Aufmerksamkeit gebracht. An Nano Carbon sind unter anderem die Behörde zur Wirtschaftsentwicklung und der Rohstoff-Gigant KGHM beteiligt. An der Eröffnungsfeier der Produktionsstätte, die im Dezember des vergangenen Jahres stattfand, nahm auch der polnische Ministerpräsident Donald Tusk teil. "Es ist ein historischer Moment", kommentierte Tusk. "Wir haben erfolgreich die Kraft der Innovation, die Energie von Geschäftsleuten und die Hilfe der Regierung kombiniert."

    Wie das Warsaw Business Journal berichtet, baut die Methode von Nano Carbon auf einer Technologie auf, die am Institut für elektrische Materialien in Warschau entwickelt wurde. Die Methode, eine Adaption von Epitaxie, beruht auf der Kristallisation von Kohlenstoff durch eine externe Quelle, was schlussendlich bedeutet, dass der Kohlenstoff in eine ein bis zwei Atome starke Oberfläche gepresst wird. Wie das Institut für elektrische Materialien erklärt, ist der Vorgang effizient, kostengünstig und verwendet kommerziell erhältliche Ausrüstung.

    Graphen einfach im Online-Shop bestellen
    Graphen gilt wegen der hohen elektrischen Leitfähigkeit als möglicher Ablöse-Kandidat für Silicium als Transistormaterial. Auf diesem Weg, so die Theorie, könnten Taktraten von 500 bis 1.000 GHz in Transistoren erzielt werden. Anfang 2010 schuf IBM mit einem Transistor auf Graphenbasis konkrete Fakten zur Theorie, auch wenn der experimentelle Transistor "nur" auf 100 GHz kam. Darüber hinaus spekulieren Wissenschaftler, wie auch High-Tech-Industrie, auf einen Einsatz von Graphen als Superkondensator, Akku, Dichtungsmittel für hermetische Versiegelungen und den Einsatz in Solar- und Photovoltaik-Anlagen. Im vergangenen Jahr beschloss die EU, die Erforschung von Graphen mit einer Milliarde Euro zu fördern.

    Wann Nano Carbon konkret die ersten Lieferungen des "Supermaterials" an interessierte Kunden verschicken wird, ist derzeit unklar. Ein entsprechender Online-Shop ist zumindest bereits eingerichtet. Darin bietet das Unternehmen eine Vielzahl an möglichen Anwendungsgebieten. Darunter Brennstoffzellen, flexible Elektronik-Artikel, RFID-Chips, Kabel-Materialien, transparente Elektroden, Bio- und Chemo-Sensoren, Wärmespeicher und Nahrungsmittelverpackung.
    Quelle
    Geändert von delle59 (17.11.15 um 11:30 Uhr)
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    Wofür kann man das gebrauchen? :thinking:

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    Zitat Zitat von GH25','index.php?page=Thread&postID=126963#post126 963
    Wofür kann man das gebrauchen? :thinking:

    @GH ---> Graphen

    # Eventueller Einsatz in Superkondensatoren und Akkus
    # Als Graphenoxid ist es gasdicht und gleichzeitig permeabel für H?O-Moleküle. Dadurch ist ein Einsatz als Wasserfilter, Destillator und Dichtmittel vor allem als hermetische Versiegelung (sogar dicht für Helium) geeignet.
    # Eventueller Einsatz in der Photovoltaik als Solarzelle der dritten Generation mit einem Wirkungsgrad bis zu 60 %.

    Irische Forscher entwickeln Massenproduktion von Graphen
    Einer Gruppe von Wissenschaftlern in Irland ist es gelungen, eine Methode zur Massenproduktion von Graphen zu entwickeln. Die groß angelegte Produktion des "Wundermaterials" galt bisher als eines der größten Probleme zur tatsächlichen Verwendung von Graphen in der Industrie. Erstaunlicherweise hat ein Küchenmixer maßgeblich zum Durchbruch beigetragen.

    Das "Wundermaterial" Graphen wird aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften vielfach von der Industrie als bahnbrechende Neuerung angesehen, sofern die Kernprobleme in der Fertigung behoben werden können. Bisher war es nicht möglich, das Material in hoher Qualität in großen Mengen und konstanter Größe herzustellen. Doch einer Gruppe von Wissenschaftlern aus Irland könnte nun der Durchbruch gelungen sein.

    Wie die Irish Times berichtet, ist es Forschern der Materialforschungseinrichtung Amber des Trinity College Dublin gelungen, Graphen in großen Mengen herzustellen, indem ein handelsüblicher Küchenmixer sowie eine spezielle Flüssigkeit verwendet wurde. Um den Prozess weiter skalieren zu können, haben sich die Wissenschaftler von Amber mit dem britischen Unternehmen Thomas Sawn zusammengetan. In naher Zukunft soll Graphen zum Verkauf angeboten werden, aber auch in Produkten der Firma zum Einsatz kommen.

    Herstellung von Graphen ist Multi-Millionen-Dollar-Industrie
    Ausgehend von den erstaunlichen Eigenschaften des Materials, erachten Analysten einen zukünftigen Marktwert der auf Graphen spezialisierten Industrie von 100 Millionen US-Dollar bis 2018 für durchaus realistisch. Besonders in der boomenden Elektronik-Branche wird die Massenproduktion des "Wundermaterials" mit Spannung erwartet, könnte das Material doch für die Herstellung von Touchscreens und Batterien Verwendung finden. Wie Professor Jonathan Coleman, Direktor der Forschungseinrichtung Amber erklärt, sei Graphen eines der stärksten bekannten Materialien, bei gleichzeitig hoher Flexibilität. Vom Einsatz in der Herstellung von Bierflaschen bis hin zu Computer-Transistoren ist alles denkbar, so Coleman. "Es ist ein faszinierendes Material, dessen Anwendungsgebiete schier unendlich erscheinen. Damit es aber […] tatsächlich eingesetzt werden kann, muss es jemand in großen Mengen herstellen können und das haben wir erreicht", berichtet Coleman. Zwar sei es auch anderen Forschungseinrichtung gelungen, Graphen herzustellen – beispielsweise einer Firma in Polen, wie wir im Februar berichteten – jedoch seien die "Blätter", nur ein Atom starke Graphen-Platten, "defekt" und würden daher nicht konstante physikalische Eigenschaften aufweisen. Nach der Methode von Amber könnte man Graphen jetzt jedoch "tonnenweise" herstellen, erklärt Coleman.

    Scheibchenweise wird Graphen aus Graphit geschnitten
    Der Prozess, den das Team von Amber entwickelte, wurde unter Zuhilfenahme des besagten Küchenmixers demonstriert. Die tatsächliche Produktion läuft allerdings in deutlich spezialisierteren Geräten ab, die einem Mixer jedoch nicht ganz unähnlich sind. Wie Coleman in einem Bericht des Magazins Nature Materials erklärt, werde Graphen schichtenweise als "Blätter" aus Graphit geschnitten. Dabei schneide ein rotierendes Messer aus im Wasser, das mit einer Seifenlösung versetzt wurde, schwimmendem Graphit hauchdünne Scheiben heraus. Eine separierende Flüssigkeit sorge darüber hinaus dafür, dass die einzelnen Blätter nicht aneinander haften bleiben.
    Quelle
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    Künstliche Retina aus Graphen macht Blinde sehend


    Künstliche Netzhaut - Foto: Natalia Hutanu / TUM
    An der technischen Universität München wird an einer künstlichen Netzhaut aus Graphen gearbeitet, die als Implantat Blinde sehend machen könnte.

    Einige blinde Menschen, deren Sehnerven intakt sind, könnten durch das Einsetzen einer künstlichen Retina wieder sehen. An der TU München wird an solchen Netzhaut-Implantaten gearbeitet. Als Material kommt Graphen zum Einsatz, das exzellente elektrische Eigenschaften und sehr gute Bioverträglichkeit aufweist. Die künstliche Netzhaut soll einfallendes Licht in elektrische Signale umwandeln, die über den Sehnerv ans Gehirn geschickt werden, wo sie zu einem Bild zusammengesetzt werden. Ähnliche Implantate gibt es bereits, sie werden aber oft abgestoßen und die Signalqualität ist nicht sonderlich gut.

    Die TU München arbeitet mit der Universität Pierre et Marie Curie in Paris und der französischen Firma Pixium Vision daran, das zu ändern. Graphen hat den Vorteil, dass es sich einfach verarbeiten und problemlos auf flexible Unterlagen aufbringen lässt. Das Materila ist zudem Transparent und lässt sich als Interface für die Kommunikation zwischen künstlicher Netzhaut und Nerven verwenden. Die Fortscher der TU München sind Teil des Graphen-Flaggschiffprogramms der Europäischen Union, das über zehn Jahre mit einer Milliarde Euro gefördert wird.
    Quelle
    Geändert von delle59 (17.11.15 um 11:32 Uhr)
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    AW: "Zukunftsmaterial“ Graphen

    Graphen soll LEDs verbessern

    Forscher in Großbritannien wollen eine LED in einem klassischen birnenförmigen Gehäuse bauen, die ähnlich wie bei einer Glühlampe ein leuchtendes Filament besitzt, das mit dem Material Graphen beschichtet ist. Das soll für die Kühlung sorgen und die Lebensdauer erhöhen.

    Forscher der Universität Manchester arbeiten an einer LED-Lampe, die durch Graphen gekühlt wird und länger halten soll als herkömmliche Modelle. Das National Graphene Institute der Uni Manchester wurde im März 2015 eröffnet. Die LED-Lampe wurde beim Spin-Off Graphene Lighting der Uni Manchester entwickelt. Weitere technische Details beispielsweise zur Helligkeit und Haltbarkeit fehlen aber noch.

    Das dimmbare Modell soll noch in diesem Jahr erhältlich sein und laut einem Bericht der BBC, die ein Interview mit Uni-Vizepräsident Colin Bailey führte, etwa 15 britische Pfund (21 Euro) kosten. Das Leuchtmittel erinnert an eine klassische Glühbirne und verfügt über eine Art Glühfaden, der allerdings eine LED ist. Die Verwendung von Graphen soll die Wärme besser abführen. Zudem soll die Konstruktion zehn Prozent weniger Energie benötigen als normale LEDs.

    Graphen wurde 2004 von Andre Geim und Konstantin Novoselov an der Uni Manchester entdeckt. Für die Entdeckung wurde den Forschern 2010 der Nobelpreis für Physik verliehen. Es handelt sich dabei um eine Modifikation des Kohlenstoffs in Form eines bienenwabenförmigen Musters mit bemerkenswerten Eigenschaften. Das Material ist äußerst stabil und belastbar, lässt sich als Wasserfilter einsetzen, aber auch zur Versiegelung. Auch für Speicherzellen und eventuell für Solarzellen könnte es verwendet werden.

    Das Forschungsinstitut versucht, praktische Anwendungsmöglichkeiten für Graphen zu finden. Dem BBC-Bericht zufolge gehören dazu leichtere Karosserien und Bauteile für Flugzeuge, aber auch Strukturen für künstliche Zähne. Graphen wird bereits für leichte Tennisschläger, Helme und Ski verwendet.
    golem.de
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    AW: "Zukunftsmaterial“ Graphen

    Supraschmierfähigkeit

    Graphen und Nanodiamanten heben Reibung fast auf

    US-Forschern ist es gelungen, zwei Oberflächen zu schaffen, zwischen denen es fast keine Reibung gibt. Sie sind mit zwei verschiedenen Formen von Kohlenstoff beschichtet.

    Da soll alles glatt laufen: Forschern des Argonne National Laboratory ist es gelungen, die Reibung zwischen zwei Oberflächen bis fast auf Null zu verringern. Diese Supraschmierfähigkeit ist mit verschiedenen Formen von Kohlenstoff gelungen.

    Die eine Oberfläche ist mit Graphen beschichtet, die andere mit Diamant-ähnlichen Kohlenstoffschichten (Diamond-like Carbon, DLC). Dazwischen streuten die Forscher Nanodiamanten. Winzige Graphen-Plättchen wickeln sich um die Nano-Diamanten, die dann wie winzige Kugellager wirken. Dadurch werde die Reibung auf einen Koeffizienten von 0,004 reduziert, schreiben die Forscher in der Fachzeitschrift Science.

    Kristalline Oberflächen treffen aufeinander

    Supraschmierfähigkeit entsteht, wenn kristalline Oberflächen aufeinandertreffen und ihre Strukturen gegeneinander verdreht sind. Die Atome des Graphens formen eine Art Berg- und Tal-Landschaft. Die beiden Oberflächen müssen so aufeinander stehen, dass die Berge nicht auf den Täler liegen. Dann gibt es zwischen beiden Oberflächen so gut wie keine Reibung. Das Phänomen wurde erst vor gut zehn Jahren praktisch nachgewiesen, und bis dato auch erst an sehr kleine Proben.



    Der Ansatz der Forscher war, dass Graphen und Diamanten geeignete Oberflächen haben, deren Berge und Täler nicht ineinander greifen. Sie beschichteten zwei Oberflächen damit und bestimmten die Reibung. Die war zwar gering, aber nicht gering genug für Supraschmierfähigkeit.

    Graphen wickelt sich um Diamanten

    Als die Wissenschaftler die Oberflächen anschließend untersuchten, fanden sie heraus, dass sich kleine Graphen-Plättchen von der einen Oberflächen gelöst hatten. Sie hatten sich aufgerollt, und die kleinen Röllchen wurden zwischen den Oberflächen zermahlen. So entstand die Idee, Nano-Diamanten hinzuzufügen. Das abgeschabte Graphen wickelte sich um die Minidiamanten. Die Nanorollen hätten nur eine sehr geringen Kontaktfläche, die die DLC-Fläche berühre. Das Ergebnis sei ein "signifikant verringerter Reibungskoeffizient".

    Es ist auch das erste Mal, dass das Phänomen zwischen zwei Oberflächen erzeugt wurde, die keinen mikroskopischen Maßstab haben und komplett ohne Fehler sind. Die Forscher testeten die fast reibungslose Oberfläche unter verschiedenen Bedingungen - etwa größerer Last oder verschiedenen Temperaturen. Die Supraschmierfähigkeit blieb unter fast allen Bedingungen erhalten. Ausnahme war Feuchtigkeit: Ab einer relativen Luftfeuchtigkeit von 30 Prozent stieg die Reibung wieder stark an.
    golem.de
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  13. Bedankos eddy-dien8, Struppi, Mr.Maguu, märi bedankte(n) sich für diesen Post
  14. #8
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    Forscher entdecken neuartigen Lichtantrieb für Raumschiffe

    Die Entdeckung war ein Zufall: Eigentlich wollten die Forscher um Chen Yongsheng etwas über die physikalischen Eigenschaften von Graphen herausfinden. Dabei entdeckten sie eine neuartige Möglichkeit, Raumschiffe mit Licht anzutreiben.

    Licht treibt Raumschiff an: Forscher aus China haben entdeckt, dass sich Graphen durch den Einfluss von Licht bewegt. Das könnte Raumschiffe ermöglichen, die ohne Treibstoff an Bord durch das All reisen.

    Das Team um Chen Yongsheng experimentierte mit Graphen, einem einlagigen Kohlenstoff. Die Forscher von der Nankai-Universität in Tianjin, etwa 120 Kilometer südöstlich von Peking, wollten herausfinden, ob die praktischen Eigenschaften des Graphens auch bei größeren Anordnungen erhalten bleiben. Graphen ist sehr fest und ein sehr guter elektrischer und thermischer Leiter.

    Schwamm bewegt sich durch Laser

    Die Forscher stellten einen mehrere Zentimeter großen Schwamm aus Graphen her, um das zu untersuchen. Hergestellt hatten sie ihn aus zusammengeknitterten Blättchen aus Graphitoxid, die sie miteinander verschmolzen hatten. Als sie den Schwamm mit einem Laser zerschneiden wollten, machte dieser einen Satz nach vorne.

    Das Phänomen ließ sich wiederholen: Die Forscher steckten den Graphenschwamm in eine Vakuumkammer und setzten ihn Laser mit verschiedenen Intensitäten und Wellenlängen aus. Das gebündelte Licht bewegte den Schwamm bis zu 40 Zentimeter. Das klappte auch mit Sonnenlicht, das mit einer Lupe auf den Schwamm fokussiert wurde.

    Photonenschwung ist zu gering

    Die Forscher suchten nach einer Erklärung für das Phänomen: Der Schwung der Photonen, die auf das Graphen treffen, konnte es nicht sein - dazu war der erzeugte Vortrieb zu groß. Diese Art von Antrieb nutzt das Raumfahrzeug Lightsail.

    Ihrer Ansicht nach absorbiert das Graphen die Energie des Lasers, wodurch eine elektrische Ladung aufgebaut wird. Schließlich kann das Graphen nicht mehr Elektronen aufnehmen; sie werden freigesetzt. Dadurch werde der Schwamm in die entgegengesetzte Richtung gedrückt, schreiben die Forscher in einem Aufsatz, der als Preprint auf dem Dokumentenserver Arxiv abrufbar ist.

    Elektronen fliegen nicht zufällig

    Die Wissenschaftler konnten nachweisen, dass ein elektrischer Strom von dem Schwamm wegfließt, wenn dieser mit einem Laser bestrahlt wird. Unklar ist jedoch noch, weshalb die Elektronen nicht zufällig wegfliegen.

    Ihre Ergebnisse ermöglichten einen "Raumtransport, der direkt durch Sonnenlicht angetrieben wird", schreiben die Wissenschaftler. Dieser habe zwar weniger Leistung als ein Antrieb mit chemischen Raketen, aber deutlich mehr als der Segelantrieb von Lightsail.
    golem.de
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    Graphen: Vom Hype zur Anwendung

    Zweidimensionaler Kohlenstoff, Graphen genannt, ist die große Hoffnung vieler Materialwissenschaftler. Nun kristallisieren sich erste Anwendungen heraus.

    Um eines der faszinierendsten Materialien der Welt herzustellen, braucht man keine Hightech-Laborausstattung. Es reicht ein einfacher Küchenmixer. Das Rezept dazu hat der Physiker Jonathan Coleman vom Trinity College in Dublin im vergangenen Jahr ausprobiert. Man nehme ein paar Dutzend Gramm Graphitpulver, wie es in Bleistiftminen vorkommt, gieße es mit einem halben Liter Wasser auf, dazu noch einen Schuss Spülmittel und schalte dann das Küchengerät ein. Nach etwa einer halben Stunde im Mixer schwimmen in der Lösung mikrometerkleine Flocken aus Kohlenstoff, nur eine Atomschicht dünn, extrem hart und dabei auch noch leitfähig. Fertig ist das Wundermaterial Graphen.

    Das Neue daran ist die Herstellungsmethode, nicht das Material selbst. Was nämlich lange fehlte, waren Anwendungen, um seine Möglichkeiten zu nutzen. Die Suche danach begann, als die Physiker Andre Geim und Konstantin Novoselov das Material entdeckten. Sie hatten es vor gut zehn Jahren mithilfe von Klebestreifen aus einer simplen Bleistiftmine von Hand isoliert. Nun soll es Computer schneller, Batterien langlebiger oder Solarzellen transparent und trotzdem leistungsfähiger machen.

    Die Erwartungen an Graphen sind so groß wie seine Eigenschaften außergewöhnlich: Weil sich freie Elektronen extrem schnell in der zweidimensionalen Gitterstruktur bewegen, ist es leitfähiger als Kupfer oder Silizium. Es ist zwar sehr dünn und biegsam, aber durch die starken Verbindungen der Kohlenstoffatome untereinander fester als Stahl und härter als Diamant. Seinen Entdeckern brachte der Stoff im Jahr 2010 den Physik-Nobelpreis ein.

    Auf das Potenzial setzten schnell auch Konzerne wie IBM oder Samsung, die große Summen in die Graphenforschung investierten. Die Europäische Union legte im Jahr 2013 ein milliardenschweres "Flaggschiff-Projekt" auf, um das Material weiter zu ergründen. 142 Forschergruppen aus 23 Ländern beteiligen sich daran. Allein im Jahr 2014 haben Wissenschaftler auf der ganzen Welt mehr als 9000 Patente mit Graphenbezug angemeldet, wie aus Zahlen des britischen Patentamtes hervorgeht.

    Nun zeigen erste Projekte, was möglich ist. Trotzdem liegt noch ein langer Weg vor den Forschern. Denn die Produktion des Wunderstoffs ist eine weit größere Herausforderung als anfangs gedacht. "Man verspricht sich sehr viel von Graphen", sagt Michael Meister vom Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (ISI), der am EU-Projekt beteiligt ist. "Aber man kann nicht einfach Graphenpulver über ein Produkt streuen, und schon hat es dessen besondere Eigenschaften." Die von Geim und Novoselov verwendete Klebestreifen-Methode ist zwar relativ einfach, bringt aber nur geringe Erträge. Für die Forschung reicht das meist aus. Um jedoch auch dem industriellen Einsatz zu genügen, müssen andere Verfahren her.

    Eine davon dürfte Colemans Mixer-Methode sein, auch Liquid Phase Exfoliation (LPE) genannt. Denn die winzigen Graphenflocken lassen sich auch in größerem Maßstab herstellen und relativ einfach einsetzen – etwa indem man sie mit anderen Materialien vermischt oder auf Oberflächen sprüht. "Diese Methode liefert zwar nur eine sehr schlechte Qualität, reicht aber zumindest für einige Anwendungen", sagt Daniel Neumaier, Physiker bei der Gesellschaft für Angewandte Mikro- und Optoelektronik (AMO GmbH) und Leiter des Arbeitspakets Hochfrequenztechnik beim EU-Projekt. Mithilfe der Flocken werden beispielsweise Verbundwerkstoffe fester und härter.

    Für seine Forschung an Mikroelektronik und Hochfrequenztechnik braucht Neumaier allerdings Graphen von sehr reiner Qualität und mit hoher Leitfähigkeit. AMO bezieht deshalb Graphenfolien, die auf einer Kupferplatte gewachsen sind. Die Methode dahinter ist die sogenannte chemische Gasabscheidung (Chemical Vapor Distribution): Ein kohlenstoffhaltiger Vorläufer wie Methan wird unter hoher Temperatur auf eine Kupferplatte oder ähnliche Unterlagen gesprüht. Atom für Atom wächst eine Graphenschicht, ähnlich den Frostkristallen auf einer Fensterscheibe. Schwierig ist dabei, das hauchdünne Material ohne Schäden von der Platte zu lösen. Die Hersteller heben es in manchen Fällen mit einem Stempel ab, oder sie schälen es mit Lösemitteln vom Trägermetall. In jedem Fall aber dauert die Produktion länger und kostet außerdem mehr als die LPE-Methode.

    Die Suche nach einer geeigneten und zugleich wirtschaftlichen Herstellungsmethode ist deshalb noch lange nicht abgeschlossen. Experten sind sich einig: Bis wirklich bahnbrechende Anwendungen in Serie hergestellt werden, vergehen noch 10 bis 15 Jahre. Hinzu kommt: Der Graphen-Hype hat dazu geführt, dass die Wissenschaft nun auch andere 2D-Materialien genauer unter die Lupe nimmt – zweidimensionales Silizium oder Phosphor zum Beispiel, genannt Silizen und Phosphoren. "Vielleicht", sagt Fraunhofer-Forscher Michael Meister, "findet man dann auch ein anderes 2D-Material, das als Killer-Applikation den Durchbruch schafft." (Jan Guldner)
    heise.de


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    AW: "Zukunftsmaterial“ Graphen


    (Bild: dpa, IBM Research)

    Graphen verhilft zu kleineren Infrarotsensoren

    Der Kohlenstoff Graphen eignet sich nach Erkenntnissen von MIT-Forschern für neue Infrarotsensoren. Diese sollen ohne aktive Kühlung auskommen und müssten deswegen nicht in ein klobiges Gehäuse verpackt werden.

    Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben die Verwendung des zweidimensionalen Kohlenstoffs Graphen als Detektormaterial für Infrarotsensoren demonstriert. Im Gegensatz zu bisher verwendeten Materialien muss man bei Graphen das Signalrauschen nicht durch aktive Kühlung abschwächen, was das Material interessant macht für den Einsatz in Handys oder Autos. Die klobigen Geräte, die man heute benutzt, könnten damit der Vergangenheit angehören.

    Seebeck-Effekt

    Die MIT-Forscher haben Thermosäulen gebaut, in die Graphen-Detektoren integriert sind. Bei Thermosäulen kommt der sogenannte Seebeck-Effekt zum Einsatz: die von einer Temperaturdifferenz erzeugte elektrische Spannung. Die Wissenschaftler demonstrieren in ihrem Aufsatz bei Nano Letters die Abbildung einer Edelstahlplatte vor einem 100 Grad warmen Schwarzkörper und die Detektion einer menschlichen Hand.

    Als besonders vielversprechend beschreiben die Forscher die ermittelten Werte: hohe Responsivität, hohe Detektivität und eine niedrige, zum internen Rauschen proportionale Temperatur. Wichtig für all diese Werte ist eine hohe Ladungsträgerbeweglichkeit. Die ist zwar noch niedrig, doch konnten die Forscher bereits einfache Anwendungen demonstrieren. Durch neuere Fertigungsmethoden lassen sich auch deutlich höhere Werte erzielen – eine Verbindung mit Bornitrid etwa ist ein Kandidat dafür.

    Idee nicht ganz neu

    Die Idee, Graphen für Infrarotsensoren zu verwenden, ist nicht ganz neu. 2013 legten chinesische Forscher Arbeiten vor, wonach Graphen das gesamte Spektrum, insbesondere den Infrarotbereich, bei Raumtemperatur erkennen kann.
    heise.de
    Ich bin fest davon überzeugt, daß es für den Tonfilm einen Markt gibt.
    Thomas Alva Edison (1847 - 1931)
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