Es gibt eine neue Möglichkeit, Graphen, das stärkste Material der Erde, in 3D zu drucken

Mit seiner unglaublichen Stärke und potenziell wundersamen Anwendungen gibt es viel zu begeistern, wenn es verwendet wird kommt zu Graphen. Aber es ist eine Sache, diese Möglichkeiten in einem Labor zu demonstrieren; Eine andere Möglichkeit besteht darin, daraus etwas zu machen, das in realen Situationen verwendbar ist. Daran arbeiten Forscher der Virginia Tech University und des Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL). Dabei haben sie einen Weg gefunden, zwei der vielversprechendsten Schlagworte der Technologie – „Graphen“ und „3D-Druck“ – zu kombinieren, um eine Welt voller neuer aufregender Möglichkeiten zu eröffnen.

„Wir konnten 3D-Graphen-Aerogele und -Schaumstoffe mit beliebigen Formfaktoren und 3D-Merkmalen herstellen.“ Xiaoyu „Rayne“ Zheng, Assistenzprofessor am Department of Mechanical Engineering der Virginia Tech, sagte gegenüber Digital Trends. „Wir haben lichtempfindliche Graphen-Vorläufer formuliert und gedruckt, die mit einem Desktop-SLA-Drucker kompatibel sind. Dies eröffnet die Freiheit, 3D-Graphen mit beliebiger Topologie, kooptimierten mechanischen Eigenschaften, hierarchischen Porengrößen, Oberflächen [und] Leitfähigkeiten für eine Vielzahl von Anwendungen zu realisieren.“

Normales Graphen ist eine einzelne Schicht aus Kohlenstoffatomen, die in einem sechseckigen Gittermuster im Wabenstil angeordnet sind. Wenn Graphen Schicht für Schicht gepackt wird, entsteht Graphit: ein Material, das am häufigsten als „Mine“ in gewöhnlichen Bleistiften verwendet wird. Jetzt lieben wir Bleistifte genauso sehr wie jeder andere Mensch, aber jeder, der schon einmal eine Bleistiftmine hatte, kann kaum glauben, dass es sich dabei um eines der stärksten Materialien auf dem Planeten handelt. Das liegt an der Art und Weise, wie es zusammengepackt wird, was die Struktur von Graphen grundlegend verändert.

Die Forscher dieses Projekts haben dies umgangen, indem sie die einzelnen Graphenschichten durch luftgefüllte Poren getrennt haben und so ihre Eigenschaften beibehalten konnten. Das 3D-druckbare Material, das am Ende entsteht, ist ein sogenanntes Graphen-Aerogel.

„Graphen-Aerogele sind für eine Reihe von Anwendungen vielversprechend – darunter Energiespeicherung und -umwandlung, Katalyse, Sorbentien und Entsalzung.“ Marcus Worsley, ein LLNL-Forscher des Projekts, erzählte uns. „Jüngste Arbeiten haben einige Leistungsverbesserungen für einfache 3D-gedruckte Strukturen gezeigt, komplexere, computergenerierte Architekturen werden jedoch voraussichtlich deutlich überlegen sein. Diese Vorteile sollten sich in Geräten niederschlagen, die leistungsfähiger, effizienter und langlebiger sind. Dies ist die Hauptausrichtung unserer aktuellen und zukünftigen Arbeit in diesem Bereich.“

Es mag noch einige Zeit dauern, bis wir in unseren Heimbüros mit Graphen 3D-Drucken durchführen, aber dies stellt immer noch einen enormen Schritt in diese Richtung dar.

„Was die Kommerzialisierung betrifft, arbeiten wir immer gerne mit potenziellen kommerziellen Partnern zusammen, um unsere Erfindungen auf den Markt zu bringen“, fuhr Worsley fort. Ein Papier, in dem die Arbeit beschrieben wurde, war kürzlich in der Zeitschrift Materials Horizon veröffentlicht.

Empfehlungen der Redaktion

• 3D-gedruckter Käsekuchen? Auf der kulinarischen Suche nach einem Star-Trek-Lebensmittelreplikator
• AMD Ryzen 7 5800X3D übertrifft den Vorgänger, aber AMD hat mehr versprochen
• AMDs revolutionärer 3D-V-Cache-Chip könnte sehr bald auf den Markt kommen
• Bekämpfe Fußballverletzungen mit 3D-gedruckten, hyperpersonalisierten Pads
• AMDs 3D-Stacked Ryzen 7 5800X3D ist „der schnellste Gaming-Prozessor der Welt“

Werten Sie Ihren Lebensstil aufDigital Trends hilft Lesern mit den neuesten Nachrichten, unterhaltsamen Produktrezensionen, aufschlussreichen Leitartikeln und einzigartigen Einblicken, den Überblick über die schnelllebige Welt der Technik zu behalten.