3D gedruckte Micro-Heizelemente mit Graphen entwickelt
Forscher der University of Maryland haben eine Methode entwickelt um mittels 3D Druck Heizelemente zu drucken. Die so erzeugen Heizelemente sind sehr klein und können trotzdem große Temperaturen erreichen.
Es gibt eine ganze Reihe von Anwendungen wo Heizelemente zum Einsatz kommen. Eines davon ist die Förderung von chemischen Reaktionen. Dafür werden oft große Temperaturen benötigt, die in einem kleinen Raum erzeugt werden. Bisher wurde dafür meist ein Laser verwendet aber Laser sind teuer, groß und meistens sehr schwer – das macht sie sehr unhandlich für die Forschung.
Daher haben die Forscher der University of Maryland eine Methode entwickelt um sehr kleine Heizelemente 3D zu drucken. Dafür haben sich ein spezielles Filament entwickelt: Graphenoxid wird 3D gedruckt, dabei sind sehr kleine Objekte möglich, mit einer Größe von nur 200µm. Das Material wird verkohlt und wandelt sich dadurch zu rGO (Reduziertes Graphenoxid) – dieses Material kann mit hohen Temperaturen und unter Vakuum verwendet werden.
Um das Material zu erhitzen muss nur mehr Strom angeschlossen werden, dann gilt das Stromwärmegesetz. Je mehr elektrische Leistung durch das Heizelement fließen, desto höher die Temperaturen die erreicht werden. Die Forscher der Universität arbeiten weiter an der Verbesserung des Verfahrens, bisher können aber schon rund 3.000 Grad Kelvin (entspricht 2.726,85 Grad Celsius) erreicht werden. Außerdem soll die Größe der 3D gedruckten Strukturen statt im Mikrometer-Bereich im Nanometer-Bereich angesiedelt werden. Die gesamte bisherige Forschung kann online nachgelesen werden.
In the current stage, the size of our heating element measures in microns; our goal is to achieve 3D nanoprinting. So far, this has been a challenge for us, which requires us to learn more about the graphene oxide inks and designing new 3D printers. In addition, we hope to increase the temperature from 3,000K to even higher temperatures that can be potentially used to explore the unknown properties of materials in such extreme high temperature environments