Abo
  • Services:

Kohlenstoff: Graphen bekommt Risse

Graphen gilt als sehr stabiles Wundermaterial. Forscher aus den USA haben jedoch herausgefunden, dass nur fehlerfreies Graphen reißfest ist. Hat der einlagige Kohlenstoff Fehler, ist er nicht sehr solide.

Artikel veröffentlicht am ,
Mit Ionen beschossenes Graphen: Fehlen eines Atoms
Mit Ionen beschossenes Graphen: Fehlen eines Atoms (Bild: The Nanomaterials, Nanomechanics and Nanodevices Lab/Rice University)

Graphen hat eine höhere Zugfestigkeit als Stahl, ist dabei aber viel leichter. Das macht den einlagigen Kohlenstoff zu einem Wunschmaterial für Hardwarehersteller. US-Wissenschaftler haben aber eine Schwachstelle gefunden.

Stellenmarkt
  1. über duerenhoff GmbH, Stuttgart
  2. Dataport, Altenholz

Die Bindungen zwischen Kohlenstoffatomen gehören zu den stabilsten überhaupt. Allerdings nur dann, wenn sie intakt sind. Nicht perfektes Graphen hingegen sei spröde wie Keramik oder Glas, berichtet ein Forscherteam von der Rice University in Houston im US-Bundesstaat Texas und dem Georgia Institute of Technology (Georgia Tech) in Atlanta.

"Graphen hat außergewöhnliche physikalische Eigenschaften, aber um es einzusetzen, müssen wir die praktische Stärke von großflächigem Graphen verstehen, die durch die Bruchzähigkeit bestimmt wird", erklärt Ting Zhu vom Georgia Tech. Sie seien die ersten, die die Bruchzähigkeit von Graphen untersucht hätten, schreiben die Forscher in der Fachzeitschrift Nature Communications.

Mit Ionen beschossen

Für Tests legten die Forscher zwei einlagige Graphenbogen mit einer Kantenlänge von wenigen Mikrometern übereinander. Sie beschossen das Graphen mit einem Ionenstrahl, so dass eine Schwachstelle von weniger als zehn Prozent der Breite der Bogens entstand. Anschließend zogen die Forscher an den Seiten des Graphens und maßen die Kraft, die sie aufwenden mussten, um es zu zerreißen.

Der Fehler habe die Bruchfestigkeit des Graphens immens verringert: Perfektes Graphen hält einer Belastung von 100 Gigapascal stand, bei fehlerhaftem seien es nur 4 Megapascal gewesen. Das Graphen sei nur so stabil wie sein schwächstes Glied, sagen die Forscher.

Fehlendes Atom

"Jeder glaubt, dass die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung die stärkste Bindung in der Natur sei, so dass das Material sehr gut sein muss. Aber das stimmt nicht mehr, wenn solche Fehler auftreten", sagt Rice-Materialwissenschaftler Jun Lou. Und die Wahrscheinlichkeit, dass Fehler aufträten, steige mit der Größe des Bogens. Ein Fehler könne schon sein, dass in einem Kohlenstoff-Ring ein Atom fehle.

Die Rice-Forscher um Zhu hatten die praktischen Tests durchgeführt. Das Georgia-Tech-Team um Zhu führte eine Computersimulation durch, um den Bruchprozess nachvollziehen zu können. "Es ist wichtig zu verstehen, wie Fehler den Umgang, die Verarbeitung und die Herstellung dieser Materialien beeinflussen", resümiert Lou. Ihre Arbeit könnte auch als Basis für Tests mit anderen zweidimensionalen Materialien dienen.



Anzeige
Hardware-Angebote
  1. täglich neue Deals bei Alternate.de
  2. (reduzierte Überstände, Restposten & Co.)

superduper 02. Mai 2014

Wie sieht denn die Ausbeute von perfekten Graphenkomponenten aus? Und wichtiger, soll...

Anonymer Nutzer 02. Mai 2014

Naja, irgenwelche Ergebnisse und Erkenntnisse müssen sie ja liefern, um weiterhin ihre...

Anonymer Nutzer 01. Mai 2014

Bingo. bei einer einzelnen Lage ist eben nichts drumherum und das ist es kein Wunder.

uselessdm 01. Mai 2014

Oh Mann :)

uselessdm 01. Mai 2014

wie schwierig ist es perfektes Material herzustellen? Wenn praktisch alles was auch einer...


Folgen Sie uns
       


AMD Radeon VII - Test

Die Radeon VII ist die erste Consumer-Grafikkarte mit 7-nm-Chip. Sie rechnet ähnlich schnell wie Nvidias Geforce RTX 2080, benötigt aber viel mehr Energie und ist deutlich lauter. Mit einem Preis von 730 Euro kostet die AMD-Karte überdies etwas mehr, die 16 GByte Videospeicher helfen nur selten.

AMD Radeon VII - Test Video aufrufen
Raspberry Pi: Spieglein, Spieglein, werde smart!
Raspberry Pi
Spieglein, Spieglein, werde smart!

Ein Spiegel, ein ausrangierter Monitor und ein Raspberry Pi sind die grundlegenden Bauteile, mit denen man sich selbst einen Smart Mirror basteln kann. Je nach Interesse können dort dann das Wetter, Fahrpläne, Nachrichten oder auch stimmungsvolle Bilder angezeigt werden.
Eine Anleitung von Christopher Bichl

  1. IoT mit LoRa und Raspberry Pi Die DNA des Internet der Dinge
  2. Bewegungssensor auswerten Mit Wackeln programmieren lernen
  3. Raspberry Pi Cam Babycam mit wenig Aufwand selbst bauen

Android-Smartphone: 10 Jahre in die Vergangenheit in 5 Tagen
Android-Smartphone
10 Jahre in die Vergangenheit in 5 Tagen

Android ist erst zehn Jahre alt, doch die ersten Geräte damit sind schon Technikgeschichte. Wir haben uns mit einem Nexus One in die Zeit zurückversetzt, als Mobiltelefone noch Handys hießen und Nachrichten noch Bällchen zum Leuchten brachten.
Ein Erfahrungsbericht von Martin Wolf

  1. Android Q Google will den Zurück-Button abschaffen
  2. Sicherheitspatches Android lässt sich per PNG-Datei übernehmen
  3. Google Auf dem Weg zu reinen 64-Bit-Android-Apps

Chromebook Spin 13 im Alltagstest: Tolles Notebook mit Software-Bremse
Chromebook Spin 13 im Alltagstest
Tolles Notebook mit Software-Bremse

Bei Chromebooks denken viele an billige, knarzende Laptops - das Spin 13 von Acer ist anders. Wir haben es einen Monat lang verwendet - und uns am Ende gefragt, ob der veranschlagte Preis für ein Notebook mit Chrome OS wirklich gerechtfertigt ist.
Ein Test von Tobias Költzsch


      •  /