Aus Na­noma­te­ria­li­en ent­ste­hen Na­no­pro­duk­te

Finanz und Wirtschaft - - PODIUM - MG

Na­noma­te­ria­li­en sind der Schlüs­sel zur Ent­wick­lung na­no­tech­no­lo­gi­scher An­wen­dun­gen, mit de­nen sich neue Märk­te er­schlies­sen las­sen. Na­noma­te­ria­li­en ha­ben ty­pi­scher­wei­se ei­ne Grös­se von ein bis meh­re­ren hun­dert Na­no­me­tern (1 Na­no­me­ter=1 Mil­li­ardstel­me­ter) in we­nigs­tens ei­ner der drei Di­men­sio­nen. Sie las­sen sich in vier Haupt­grup­pen ein­tei­len: Na­no­par­ti­kel, Na­no­ver­bund­stof­fe, Na­no­be­schich­tun­gen so­wie Koh­len­stoff-Nano­röhr­chen und so­ge­nann­te Ful­le­re­ne.

Na­no­par­ti­kel sind in der Re­gel in Form ei­nes Tro­cken­pul­vers oder ei­ner li­qui­den Dis­per­si­on ver­füg­bar. Sie die­nen als Baustei­ne für neue Na­noma­te­ria­li­en und -an­wen­dun­gen. Ge­fer­tigt wer­den sie auf Ba­sis von Ke­ra­mik, Me­tall, Me­tall­oxi­den und Si­li­zi­um. Na­noma­te­ria­li­en wei­sen oft neue phy­si­ka­li­sche und che­mi­sche Ei­gen­schaf­ten auf, weil im Na­no­me­ter­be­reich an­de­re Ge­set­ze gel­ten als in kon­ven­tio­nel­len Di­men­sio­nen. Zu den Ma­te­ri­al­ei­gen­schaf­ten, die sich im Na­no­me­ter­be­reich ver­än­dern, ge­hö­ren bei­spiels­wei­se die Leit­fä­hig­keit (Si­li­zi­um wird zum Lei­ter), die Trans­pa­renz (Kup­fer wird durch­sich­tig), die Re­ak­ti­vi­tät (Alu­mi­ni­um wird brenn­bar), der phy­si­sche Zu­stand (Gold wird flüs­sig) und das che­mi­sche Ver­hal­ten (Pla­tin wird ka­ta­ly­tisch).

Na­no­ver­bund­stof­fe sind Na­noma­te­ria­li­en, die üb­li­cher­wei­se die Ei­gen­schaf­ten von zwei oder mehr Ba­sis­ma­te­ria­li­en (Na­no­par­ti­keln) der­art ver­än­dern, dass ein neu­es Ma­te­ri­al im Hin­blick auf ei­ne spe­zi­fi­sche Ver­wen­dung ent­steht. Neue na­nos­ka­li­ge Po­ly­mer­ver­bund­stof­fe wei­sen di­ver­se ver­bes­ser­te und/oder mo­di­fi­zier­te Ei­gen­schaf­ten auf, so zum Bei­spiel ei­ne Er­hö­hung der Sta­bi­li­tät ge­gen­über ul­tra­vio­let­tem Licht, der Steif­heit, der Här­te, der Bio­ver­füg­bar­keit und der Leit­fä­hig­keit. Na­no­ver­bund­stof­fe kom­men in Au­tos, auf dem Bau, in der Elek­tro­nik so­wie in Ver­pa­ckun­gen im Le­bens­mit­tel­sek­tor zum Ein­satz.

Na­no­be­schich­tun­gen sind na­no­tech­no­lo­gisch ver­fei­ner­te Ma­te­ria­li­en, mit de­nen sich die Ober­flä­che von Trä­ger­ma­te­ria­li­en (phy­si­ka­lisch oder che­misch) so mo­di­fi­zie­ren lässt, dass sie die ge­wünsch­te Ei­gen­schaft er­hält. Da­zu ge­hö­ren zum Bei­spiel ver­bes­ser­te Kor­ro­si­ons-und Kratz­fes­tig­keit und ver­stärk­te Was­ser­ab­wei­sung. Na­no­be­schich­tun­gen sind glat­ter, stär­ker, dau­er­haf­ter und bil­li­ger. Sie kom­men in zahl­rei­chen An­wen­dun­gen im Au­to-, Bau-und Elek­tro­nik­sek­tor zum Ein­satz. Im Um­welt­be­reich wer­den na­no­be­schich­te­te Fil­ter zur Ab­was­ser­klä­rung und Trink­was­ser­auf­be­rei­tung ge­braucht (vgl. Text­box oben rechts).

Kunst­stoff-Nano­röhr­chen (Car­bon Na­notu­bes, CNT) sind röh­ren­för­mi­ge Ge­bil­de aus Koh­len­stoff­ato­men (man könn­te sie auch als ge­roll­te Gra­phit­flä­chen an­se­hen). CNT wei­sen ein­zig­ar­ti­ge phy­si­ka­li­sche, che­mi­sche und elek­tri­sche Ei­gen­schaf­ten auf. Da­zu ge­hö­ren bei­spiels­wei­se ei­ne ho­he Stei­fig­keit: CNT sind rund hun­dert­mal stär­ker als Stahl, ob­wohl sie sechs­mal leich­ter sind. Es gibt ein­oder mehr­wan­di­ge CNT. Sie ver­fü­gen über gros­ses Po­ten­zi­al in der Elek­tro­nik (et­wa in Mas­sen­spei­chern von elek­tro­ni­schen Da­ten und Dis­plays), in der Ener­gie (Bat­te­ri­en und Kon­den­sa­to­ren), in In­dus­trie­ge­rä­ten so­wie im Bau-und Au­to­mo­bil­sek­tor.

Ful­le­re­ne sind sphä­ri­sche, läng­li­che Struk­tu­ren aus Koh­len­stoff­ato­men, die aus mit­ein­an­der ver­bun­de­nen Rin­gen aus sechs Ato­men (Sechs­ecke) und zwölf iso­lier­ten Rin­gen aus fünf Ato­men (Fünf­ecke) be­ste­hen. Ful­le­re­ne ver­fü­gen un­ter an­de­rem über ho­hes Po­ten­zi­al in der Op­to-Elek­tro­nik so­wie in neu­en Ener­gie-und Ge­sund­heits­ap­pli­ka­tio­nen wie der HIV-The­ra­pie.

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