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Service  24.05.2020

Graphen und Karbon

Verbundwerkstoffe mit Kohlenstofffasern sind zwar robust und leicht, doch bislang etwas teuer für den KFZ-Massenmarkt. Forscher an der Pennsylvania State University setzen auf noch mehr Kohlenstoff, um das zu ändern.

Denn Simulationen und Experimenten zufolge macht die Beigabe kleiner Mengen des 2D-Kohelnstoff-Materials Graphen Karbonfasern nicht nur noch robuster, sondern auch günstiger in der Fertigung - was ihnen den Weg in normale Autos ebnen könnte.

Karbonfasern sind aufgrund der guten Materialeingenschaften aus der Luftfahrt nicht mehr wegzudenken und kommen auch im Motorsport zum Einsatz. Für den Auto-Massenmarkt sind die Kosten aber noch etwas hoch. 'Könnte man diese Eigenschaften leichter fertigen, könnte man Autos leichter, günstiger und sicherer machen', meint Adri van Duin, Professor für Maschinen- und Chemietechnik an der Penn State. Eben das hoffen er und seine Kollegen durch Graphen zu erreichen, indem sie mit dem 2D-Material die Fertigung von Karbonfasern optimieren.

Die Grundlage für die Fertigung der gängigsten Karbonfasern ist derzeit nämlich meist das Polymer Polyacrylnitril (PAN). Dieses ist einerseits selbst relativ teuer, andererseits ist die Verarbeitung aufgrund in jedem Verarbeitungsschritt immer höherer erforderlicher Temperaturen sehr energieaufwendig. Die Forscher konnten nun zeigen, dass ein Beimengen von nur 0,075 Prozent Gewichtsanteil Graphen im ersten Schritt (dabei wird PAN auf 200 bis 300 Grad erhitzt, um zu oxidieren) letztlich 225 Prozent höhere Festigkeit und 185 Prozent mehr Steifigkeit bei den Karbonfasern zu erreichen.

pte/red

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#Forschung #Entwicklung #Technik #Karbon #Graphen



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