Nur 450 Gramm reichen aus, um einen Elefanten anzuheben: Forscher haben einen Schaum aus Graphen konstruiert, der extrem stabil ist – und starke Druckluft erzeugen kann. Möglich wird dies, weil das Geflecht aus Graphen-Röhrchen sich bei Stromzufuhr erhitzt und die in ihm enthaltene Luft explosionsartig ausdehnt. Der so erzeugte Überdruck lässt sich nutzen, um beispielsweise ultraleichte elektrische Druckluftpumpen und andere pneumatische Anwendungen ohne aufwändige Kompressortechnik zu konstruieren.
Einlagiger Kohlenstoff in Form von Nanoröhrchen oder Graphen gilt schon länger als wahrer Tausendsassa unter den Materialien. Denn seine einzigartigen elektrischen, mechanischen und optischen Eigenschaften machen ihn zu einem vielseitig einsetzbaren Werkstoff. So kann eine Graphen-Doppelschicht durch bloße Verschiebung der Lagen zum Supraleiter werden, als poröser Schaum hingegen ist Graphen zehnfach härter als Stahl und trotzdem kaum schwerer als Luft.
Blitzschnelle Reaktion bei Stromzufuhr
Doch der Graphen-Schaum kann noch mehr, wie nun Fabian Schütt von der Universität Kiel und seine Kollegen herausgefunden haben. Für ihre Studie hatten sie ein ultraporöses „Aerographen“ aus im Schnitt 25 Mikrometer langen und zwei Mikrometer dicken Graphenröhren hergestellt. Diese Röhrchen bilden ein Gerüst mit annähernd hexagonalen, luftgefüllten Hohlräumen. Dadurch besteht dieser schwarze, äußerlich dem Schaumstoff ähnliche Graphenschaum zu 99,9 Prozent aus Luft.
Das Entscheidende jedoch: Wenn man das Aerographen unter Strom setzt, reagiert es blitzschnell: In gut zwei Millisekunden erhitzte sich der Graphenschaum von Raumtemperatur auf 390 Grad. „In unseren Experimenten haben wir festgestellt, dass sich Aeromaterialien aus Graphen und anderen leitfähigen Nanomaterialien mit bis zu mehreren hundert Grad in der Millisekunde elektrisch aufheizen lassen, ohne dabei zerstört zu werden“, erklärt Schütt.
