Carbyne: Forscher entdecken stärkstes Material der Welt

Carbyne: Forscher entdecken stärkstes Material der Welt

von Wolfgang Kempkens

Noch gilt das unzerstörbare Graphen als Supermaterial - jetzt gibt es Carbyne, das härter als Diamant ist. Die Anwendungen sind vielfältig.

Kaum zeichnen sich erste Anwendungen des jüngsten vermeintlichen Wundermaterials Graphen ab – etwa Kunststoffe, die mit einer Prise Graphen versehen plötzlich Strom leiten –, taucht schon ein Werkstoff auf, der noch härter und zugfester ist, dabei aber biegsam wie eine Plastikfolie.

Carbyne heißt das Material, das bisher nur im Weltraum nachgewiesen werden konnte. Es besteht wie Graphen aus Kohlenstoffatomen, die allerdings kein Bienenwabenmuster bilden, sondern Ketten. Zwischen den einzelnen Atomen herrschen geheimnisvolle Kräfte.

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Wissenschaftlern der Rice University im texanischen Houston ist es jetzt erstmals gelungen, Carbyne im Labor herzustellen (hier die Ergebnisse als PDF). Die Kette hat allerdings eine bescheidene Länge von gerade mal 44 Atomen, das sind ein paar Millionstel Millimeter. Dennoch könnte es ein Durchbruch sein. Denn im Weltraum bildet sich Carbyne bei extremen Temperaturen und Drücken. In Houston gelang es bei Zimmertemperatur.

Die texanischen Wissenschaftler haben mit Hilfe von mathematischen Modellen dabei so einiges über den Werkstoff herausgefunden. Er ist extrem leicht, härter als jedes andere bekannte Material, einschließlich Diamant, und doppelt so zäh und reißfest wie Graphen.

Auch als Wasserstoffspeicher einsetzbarDamit ist er noch besser geeignet für ein bisher nur gedachtes Projekt: den Bau einer Art Lastenaufzug zum einer Raumstation oder gar zum Mond. Er könnte zehn Prozent seines Eigengewichts emporhieven.

Weil Carbyne, wie Graphen, elektrischen Strom leitet, glauben die Forscher, dass man diesen Werkstoff irgendwann auch nutzen kann, um Kabel im Nanoformat herzustellen. Diese könnten in noch weiter miniaturisierten elektronischen Bauteilen genutzt werden. Auch in Solarzellen könnte es zum Einsatz kommen und dort Kosten senken, ähnlich wie es sich Forscher von Graphen erhoffen.

Der große Vorteil gegenüber Graphen: Carbyne verändert seine mikroelektrischen Eigenschaften, wenn seine Form geändert wird - es beispielsweise zu einem Halbkreis geformt wird. Wenn ans Ende einer Kohlenstoffkette Fremdatome angeklebt werden, hat sie plötzlich andere Eigenschaften.

Wenn es beispielsweise Kalzium ist, eignet sich Carbyne als Wasserstoffspeicher. Und dann könnte der neue Wunderstoff auch in Brennstoffzellenautos Dienst tun.

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