Graphen-Dichtung
Die Forscher haben mit thermoplastischem Polyurethan (TPU) gearbeitet. Dieses Ploymer ist normalerweise sehr durchlässig für Gas bei Tests mit einer dünnen Schicht zwischen unter Druck stehendem Stickstoff und einem Vakuum ist das Gas in nur 100 Sekunden praktisch komplett entwichen. Durch die Beimengung von 0,5 Prozent Graphen-Nanobändern hat sich das dramatisch geändert - eine derart graphenversetzte TPU-Schicht war beim gleichen Experiment über 1000 Sekunden völlig dicht und auch nach 18 Stunden war kaum Stickstoff entwichen.
Das Misch-Material erlaubt also wesentlich dichtere Gastanks. Laut Rice haben es Gasmoleküle 1000 Mal schwerer zu entweichen. Weitere Tests haben zudem ergeben, dass die 0,5 Prozent Graphen-Nanobänder auch der ideale Anteil sind, um die Festigkeit des Polymers zu steigern. Eine reine Graphen-Schicht dürfte zwar noch dichter sein - aber eine Fertigung in so grossen Mengen ist derzeit noch nicht praktikabel. Graphen-Nanobänder dagegen werden Tour zufolge bereits kommerziell massengefertigt.
Tanks und Flaschen
Das neue Wissen gibt den Forschern zusätzliche Hoffnung, dass ihre Entwicklung schnell praktische Anwendung finden könnte. Ein potenzielles Anwendungsgebiet sind Erdgas-Autos. «Metalltanks, die unter Druck stehendes Erdgas aushalten, sind oft viel schwerer als es Autobauern lieb wäre», erklärt Tour. Das mit Graphen-Nanobändern verstärkte TPU könnte sich hier als ideale Alternative erweisen. Ein zweiter wichtiger Bereich, den das Team im Visier hat, sind Lebensmittel- und speziell Getränkeverpackungen.
Denn in aktuellen Plastikflaschen werden kohlensäurehältige Getränke wie Cola mit der Zeit schal, weil die Flaschen nicht dicht genug sind und die Kohlendioxid-Blasen entweichen. Bei Bier gibt es ein umgekehrtes Problem. «Sauerstoffmoleküle dringen durch das Polastik und lassen das Bier schlecht werden», erklärt der Chemiker. Mit Kunststofflaschen, die für Gase praktisch undurchlässig sind, könnte Bier viel länger frisch blieben.
