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Mit Membranen aus Graphen lassen sich selbst kleinste Teilchen aussieben.

Bild: The University of Manchester

Filtration im Nanometerbereich Die Magie des Molekülgitters

22.06.2017

Graphen gilt bereits seit einiger Zeit als Wunderwerkstoff. Mit ihm sind ultradünne Kohlenstofflagen möglich, die außerordentlich leitfähig, dehnbar und hart sind. Membrane aus Graphen eignen sich zudem für das Aussieben selbst kleinster Teilchen. Die Herstellung solcher Membranen war bislang extrem aufwendig und teuer. Nun haben Forscher der University of Manchester ein verbessertes Fertigungsverfahren entwickelt.

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Graphen besteht aus einer einzigen Schicht von Kohlenstoffatomen, die in einem hexagonalen Gitter angeordnet sind. Aufgrund der feinen Wabenstruktur – die Löcher haben weniger als einen Nanometer Durchmesser – können beispielsweise Wassermoleküle durch das Gitter strömen. Größere Salzmoleküle passen hingegen nicht durch die Löcher. Bisher war die Herstellung solcher Membranen allerdings sehr aufwendig. Wissenschaftlern des National Graphene Institute der University of Manchester ist es nun gelungen, den Prozess mit Hilfe eines Graphen-Derivats zu vereinfachen: Durch einfache Oxidation lässt sich Graphenoxid herstellen, das anschließend als Lösung auf ein poröses Material aufgetragen wird. Epoxidharz verhindert zudem, dass das Graphenoxid im Wasser aufquillt und die Filtereigenschaften beeinträchtigt. Die möglichen Anwendungsgebiete solcher Graphensiebe reichen von der Entsalzung von Meerwasser bis hin zur Trennung von Gasen, da sich die Gittergröße je nach Einsatzzweck variieren lässt.

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