Graphen und Graphit bestehen aus demselben Stoff: Kohlenstoffatomen in einem flachen Wabenmuster. Der Unterschied ist die Anzahl der Lagen. Graphit besteht aus Millionen gestapelter Kohlenstofflagen. Graphen ist eine einzige Lage, ein Atom dick. Dieser Unterschied verändert, wie sich das Material verhält und wie es verwendet wird.
Was ist Graphit?
Graphit ist eine verbreitete Form von Kohlenstoff, die abgebaut oder synthetisch hergestellt wird. Seine Kohlenstofflagen halten nur schwach zusammen und gleiten daher leicht aufeinander. Deshalb funktioniert Graphit in Bleistiften und als Trockenschmierstoff. Er wird auch in Batterieanoden, Feuerfestmaterialien, Bremsbelägen und in der Stahlherstellung eingesetzt.
Was ist Graphen?
Graphen ist eine dieser Lagen für sich allein: eine ein Atom dicke Schicht aus Kohlenstoffatomen. Es wurde 2004 erstmals von Andre Geim und Konstantin Novoselov an der University of Manchester isoliert, eine Arbeit, die 2010 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet wurde. Als einzelne Schicht ist Graphen für sein Gewicht extrem fest, leitet Wärme und Strom sehr gut und hat im Verhältnis zu seiner Masse eine sehr große Oberfläche.
Graphen vs. Graphit im Überblick
| Graphit | Graphen | |
|---|---|---|
| Struktur | Viele gestapelte Kohlenstofflagen | Eine einzelne Kohlenstofflage (oder wenige, bei Graphen-Nanoplättchen) |
| Dicke | Massivmaterial | Ein Atom dick |
| Herkunft | Abgebaut oder synthetisch | Aus Graphit oder anderen Kohlenstoffquellen durch Exfoliation, chemische Gasphasenabscheidung (CVD) oder andere Verfahren hergestellt |
| Typische Anwendungen | Bleistifte, Trockenschmierstoffe, Batterieanoden, Feuerfestmaterialien | Additive für Beton, Schmierstoffe, Beschichtungen, Verbundwerkstoffe und Kühlmittel; Forschung in Elektronik und Energie |
| Wie es Produkten zugesetzt wird | Meist als Pulver | Am besten als Dispersion, gleichmäßig in einem flüssigen Träger verteilt |
Wie Graphen aus Graphit hergestellt wird
Ein gängiger Weg ist die Exfoliation: Graphit wird in sehr dünne Lagen getrennt. Weitere Wege sind das Wachstum von Graphenfilmen durch chemische Gasphasenabscheidung sowie die chemische Herstellung von Graphenoxid mit anschließender Reduktion. Jeder Weg ergibt ein anderes Material, von einlagigen Filmen bis zu wenig-lagigen Nanoplättchen, daher kann „Graphen“ auf einem Etikett Verschiedenes bedeuten. Fragen Sie Ihren Lieferanten, welche Form Sie erhalten und wie sie überprüft wurde.
Warum Graphen schwieriger zu verwenden ist als Graphit
Graphenschichten neigen dazu, wieder zusammenzukleben. Verklumpen sie, geht ein Großteil des Nutzens verloren. Deshalb liefern wir Graphen bereits dispergiert in dem Träger, den ein Produkt verwendet, etwa Wasser, Lösungsmittel, Harze oder Öle, statt als trockenes Pulver. Mehr dazu in wie Graphen-Additive in der Fertigung eingesetzt werden, oder sehen Sie sich unsere Graphendispersionen an.
Was Graphen in realen Produkten leistet
- Beton: unser Graphen-Additiv für Beton ergab in Tests bei etwa 1 % Dosierung 67 % mehr Druckfestigkeit.
- Schmierstoffe: unser Graphen-Additiv für Schmierstoffe ergab in unabhängigen Tests im Labor von Univar in Houston bis zu 42 % weniger Verschleiß und 26 % höhere Schweißlast.
- Autopflege: wir haben 4 Autopflegeprodukte mit Graphen entwickelt, mit ITW für Black Magic und Rain-X.
- Kühlung: die Graphen-Kühlmittel ThermaGraph™ zeigten in internen Tests mit gepumptem Kreislauf einen um +6 % bis +18 % höheren konvektiven Wärmeübergangskoeffizienten als eine Glykol-Referenz.
Häufige Fragen
Ist Graphen nur sehr dünner Graphit?
In gewissem Sinne ja. Graphit besteht aus vielen gestapelten Kohlenstofflagen; Graphen ist eine dieser Lagen für sich allein. Das Trennen der Lagen verändert, wie sich das Material verhält.
Ist Graphen fester als Graphit?
Als einzelne Schicht ist Graphen für sein Gewicht extrem fest. Graphit ist weich, weil seine Lagen leicht aufeinander gleiten, weshalb er in Bleistiften und Trockenschmierstoffen verwendet wird.
Kann ich Graphen in den USA kaufen?
Ja. Graphene Integrations stellt Graphen in Charlotte, North Carolina, her und liefert es vordispergiert im Träger Ihrer Wahl. Siehe Graphenprodukte oder fordern Sie ein Angebot an.
