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Nanotubes

 

Aufgrund der sehr hohen Festigkeiten und der Eigenschaft Bewegungen durchzuführen liegt eine potentielle Anwendung der Nanotubes im Bereich neuartiger hochwirksamer Aktoren, mit einem höheren Arbeitsvermögen als alle bisher verfügbaren Technologien. Weitere mögliche Einsatzbereiche der Nanotubes sind zum Beispiel die Verstärkung von Verbundbauteilen, die Herstellung von Flachbildschirmen, Computerchips, Mikro-Transistoren und die Speicherung von Wasserstoff für Brennstoffzellen.

 


1991 beobachteten Forscher zufällig, wie bei der Fulleren-Herstellung röhrenförmige Kohlenstoffmoleküle mit einer dem Graphit ähnlichen sechseckigen (hexagonalen) Atomgitterstruktur entstanden. Eine derartige Struktur würde sich ergeben, wenn man eine Graphitebene zu einer Röhre zusammenrollen wurden. Diese sogenannten Nanotubes können eine Länge von bis zu 1 mm erreichen. Sie besitzen einen Durchmesser von nur 1 nm bis ca. 30 nm. Nanotubes können mit einer einfachen Wandung oder mit Mehrfach-Wandungen aus bis zu 50 ineinandergeschachtelten Hohlzylindern (aufgerollte Graphitebenen) in Erscheinung treten. Der Abstand zwischen zwei Wandungen beträgt ca. 0,34 nm, was dem Abstand zweier Graphitebenen entspricht. Die Nanotubes sind typischerweise durch Endstücke aus halbierten Fullerenen abgeschlossen und um den Faktor 1000 dünner als gewöhnliche Kohlefasern. Seit 1992 können Nanotubes grammweise produziert werden. Aufgrund der starken Bindungskräfte zwischen den Kohlenstoffatomen besitzen Nanotubes eine um das Vielfache höhere mechanische Festigkeit und Steifigkeit als alle bisher bekannten Konstruktionswerkstoffe. Aufgrund ihrer herausragenden mechanischen Eigenschaften in Kombination mit der Fähigkeit bei einer elektrischen Ansteuerung Bewegungen auszuführen, bieten Kohlenstoff-Nanotubes das Potential für Anwendungen im Bereich künstlicher Muskeln, Verstärkungen für Verbundwerkstoffe, elektronischer Nanokomponenten (Dioden, Transistoren) sowie der Wasserstoffspeicherung für Brennstoffzellen. Eine weitere herausragende Eigenschaft ist ihre thermische Beständigkeit. So widerstehen Nanotubes selbst extremen Temperaturen von bis zu 1500°C. Ein weiterer Vorteil von Nanotubes ist die mit Metallen vergleichbare Leitfähigkeit, was eine Anwendung bei der Herstellung von Flachbildschirmen in Aussicht stellt.

 

Aussteller

DLR, Institut für Strukturmechanik / Adaptronik

Adresse und Ansprechpartner

Lilienthalplatz 7
38108 Braunschweig

Dr.-Ing- Hans Peter Monner


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