Guinness World Records: Graphen Aerogel ist 3D-gedruckte Struktur mit geringster Dichte

Laut dem Guiness-Buch der Rekorde ist Graphen Aerogel die leichteste 3D-gedruckte Struktur der Welt. Das Material wurde bereits 2016 von einem Team aus Wissenschaftlern in den USA und China entwickelt.

Mit einem Gewicht von 0,5 Milligramm pro Kubikzentimeter ist Graphen Aerogel das 3D-gedruckte Material mit der geringsten Dichte und wird in der Guinness World Records Ausgabe 2018 vertreten sein. Entwickelt wurde das Material von Dong Lin, Assistant Professor an der Kansas State University, Chi Zhou, Assistant Professor der University of Buffalo und Quingqiang Zhang, Associate Professor an der Lanzhou University in China.

“Graphen ist ein bahnbrechendes Material und es ist einleuchtend, dass es in der Form von Aerogel genauso bedeutend ist,” erklärt Lin. “Unser 3D-gedrucktes Graphen Aerogel hat wichtige Eigenschaften, die das Material für viele Anwendungen, wie bessere Elektronikprodukte, Batterien und Halbleiter geeignet machen.”

Zum 3D-Druck des Materials haben die Forscher eine abgeänderte Version eines Tintenstrahldruckers mit zwei Düsen verwendet. Damit wurden feine Tröpfchen aus einer Graphenoxid-Wassermischung auf ein Druckbett mit einer Temperatur von minus 20°C gedruckt. Mit diesem Verfahren entsteht eine 3D-Eisstruktur aus Graphen und gefrorenem Wasser, welches dem Graphen dabei hilft seine Form zu behalten. Nach dem Druckprozess wird die 3D-Struktur in einen Gefriertrockner gestellt, um das Eis bei niedriger Temperatur im Vakuum zu entfernen. Übrig bleibt das dreidimensionale Graphen Aerogel, das seine Form bei Raumtemperatur behält.

Dieser Prozess 3D-Strukturen aus Graphen herzustellen ist eine Verbesserung gegenüber anderer bislang erforschten Methoden, da lediglich Graphenoxid und Wasser benötigt werden. Zudem lassen sich mit dem modifizierten 3D-Drucker komplexe Formen aus weniger Material herstellen, was Graphen Aerogel zum weltweit leichtesten Material macht. Mit dem Verfahren kann aber nicht nur die Form sondern idealerweise auch die elektrischen und mechanischen Eigenschaften des Materials bestimmt werden.

“Wir hatten es nicht geplant einen Rekord zu setzen, aber es ist selbstverständlich eine erfreuliche Anerkennung unserer Arbeit,” sagt Zhou. “Ich denke dies wird dazu beitragen, das enorme Potential von Graphen Aerogel für den Einsatz im Alltag zu verdeutlichen.”

Anwendungsbereiche für das Material sehen die Forscher nicht nur für Batterien oder Halbleiter, sondern beispielsweise auch für Isolierung von Gebäuden.

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