POWTECH 2019

••• 7 ••• Innovationen Fighting against fake graphene Research team from Singapore has developed a reliable way to test material quality G raphene has been tipped as the miracle material of the fu- ture due to its remarkable prop- erties. Despite being the thinnest material on Earth, it is 200 times stronger than steel. At just one atom thick, it is also an incredible electrical conductor, but remains light, flexible, and is transparent. Therefore, graphene is finding po- tential applications in everything from transistors to biomedical devices, and has even been pro- posed as a material for building an elevator to space. Graphene is typically produced by exfoliating graphite, which can be found in common pencil leads, into a powder, submerg- ing this powder into a liquid, and then separating the tiniest gra- phene flakes by using sound en- ergy to vibrate the mixture. The aim of this synthesis is to produce the thinnest graphene possible. Pure graphene would be just one atomic layer thick, however the International Organization for Standardisation (ISO) states that stacks of graphene flakes up to ten layers thick can still behave like graphene. With this in mind, Professor Antonio Castro Neto, Director of the NUS Centre for Ad- vanced 2D Materials, and his team set out to develop a systematic and reliable method for establish- ing the quality of graphene sam- ples from around the world. They were able to achieve this by using a wide range of analytical tech- niques and tested samples from many suppliers. Upon analysing samples from over 60 different providers from the Americas, Asia and Europe, the NUS team discovered that the majority contained less than 10 per cent of what can be con- sidered graphene flakes. The bulk of the samples was graphite pow- der that was not exfoliated prop- erly. “Whether producers of the counterfeit graphene are aware of the poor quality is unclear. Re- gardless, the lack of standards for graphene production gives rise to bad quality of the material sold in the open market. This has been stalling the development of the future applications,” elaborated Prof Castro Neto. Graphite pow- der and graphene have wildly dif- ferent properties, so any research conducted under the pretext that the sample was pure graphene would give inaccurate results. In addition, just one of the sam- ples tested in the study contained more than 40 per cent of high- quality graphene. Moreover, some samples were even contam- inated with other chemicals used in the production process. These findings mean that researchers could be wasting valuable time and money performing experi- ments on a product that is falsely advertised. “This is the first ever study to analyse statistically the world production of graphene flakes,” Prof Neto stresses. These are researchers from the NUS Centre for Advan- ced 2D Materials examining the quality of graphene samples. Photo: NUS Brandschutz aus Altpapier Neues Bindeverfahren macht Dämmstoff deutlich feuerfester Einen Dämmstoff aus Altpapier, der sich für vorfabrizierte Holzbauelemente auch in mehrgeschossigen Holzhäusern eignet und die Konstruktion wirksam vor Feuer schützt, haben Forscher der Eidgenössi- schen Materialprüfungs- und Forschungs- anstalt (EMPA) entwickelt. Das Bindemittel ist eine für Mensch, Tier und Umwelt unbe- denkliche Substanz. Franziska Grüneberger hält einen unschein- baren Würfel aus grauen Flocken in der Hand; sie sieht zufrieden aus. Das Ziel ihrer Forschungsarbeit ist erreicht: In dem Wür- fel steckt sehr wenig Chemie, aber umso mehr technisches Knowhow. Der Würfel beweist, dass sich riesige Berge von Alt- papier in ein wertvolles und feuerfestes Dämmmaterial verwandeln lassen – ein Schlüssel zur Einsparung fossiler Brennstof- fe. Das alles sieht man dem kleinen Würfel nicht an. Entscheidend ist, was der Altpa- pier-Faserwürfel nicht macht: zerbröseln. Genau diese Eigenschaft ist wichtig, um tra- gende Elemente von Holzhäusern lange vor Feuer zu schützen. Genau diese Festigkeit ist jedoch in der industriellen Herstellung von Dämmstoffschichten schwer zu errei- chen. „Wir haben es hier nicht mit Dämm- stoffmatten zu tun, die von Arbeitern zu- geschnitten und ins Bauteil eingepasst werden müssen“, erläutert die Forscherin. „Die Altpapier-Fasern werden vielmehr au- tomatisch in einen Hohlraum eingeblasen, bis er ganz gefüllt ist.“ Das Einblasen soll aus Kostengründen möglichst leicht und schnell erfolgen, deshalb müssen die Fasern in diesem Moment gut fliessen. Sobald sie jedoch im Hohlraum sind, sollen sie form- stabil bleiben. So kann die Konstruktion bei Bränden geschützt werden. Am Ende soll die maschinell eingeblasene Dämmung so fest und formatfüllend im Bauteil sitzen wie eine von Menschenhand eingepasste Dämmplatte. Nur so kann sie die Hitze eines Feuers lange genug zurückhalten und einen vorzeitigen Abbrand der Konstruktion ver- hindern. Empa-Know-how für die Industrie: Franziska Grüneberger und Willi Senn entwickelten ein neues Bindeverfah- ren, welches Dämmstoff deutlich feu- erfester macht als bisher. Foto: Empa Kompaktes Fachwissen Verfahrenstechnik-Seminar in Frankfurt/Main Unter dem Titel „Verfahrenstech- nik kompakt“ veranstaltet DECHE- MA vom 19. bis 21. November 2019 ein Seminar in Frankfurt. Ziel ist die Vermittlung des notwendigen Fachwissens und der für die Ver- fahrenstechnik typischen Denk- weisen, Modellvorstellungen und Werkzeuge, wie zum Beispiel Me- thoden der Bilanzierung oder der Maßstabsvergrößerung. Verfahrenstechnik ist die lnge- nieursdisziplin, die sich mit der Erforschung, Entwicklung und Realisierung von Prozessen, Ap- paraten und Maschinen zur Stoff- und Energiewandlung befasst. Verfahrenstechnische Prozesse ändern Stoffe in ihrer Art, in ihren Eigenschaften und in ihrer Zusam- mensetzung. Die Änderung der Stoffeigenschaften erfolgt durch physikalische, chemische und bio- logische Prozesse. Neben den klassischen Branchen der petrochemischen und chemi- schen Industrie sowie des Che- mieanlagenbaus arbeiten Verfah- rensingenieure in den Bereichen Pflanzenschutz und pharmazeuti- sche Chemie, in der Lebensmittel- industrie, in der Produktion von Baustoffen, im Bereich Farben und Lacke, in der Automobilindu- strie, in der Kunststoffverarbei- tung, im Kunststoffrecycling so- wie in vielen anderen Bereichen der stoff- und energiewandelnden Industrie. Die in diesen Bereichen tätigen In- genieure und Naturwissenschaft- ler haben häufig kein klassisches Studium der Verfahrenstechnik, der Prozesstechnik, der Biover- fahrenstechnik beziehungsweise des Chemieingenieurwesens ab- solviert. Sie sind viel mehr Quer- einsteiger aus zum Beispiel dem Maschinenbau, der Produktions- technik, Versorgungstechnik, des Wirtschaftsingenieurwesens so- wie der Physik, der Chemie oder den Werkstoffwissenschaften. Für diese Zielgruppe wurde das Seminar „Verfahrenstechnik kom- pakt“ entwickelt: Ingenieure, Naturwissenschaftler und Wirt- schaftsingenieure, die in der stoff- und energiewandelnden Industrie tätig sind (oder sein möchten) und die in kompakter Form die Fach- kompetenz „Verfahrenstechnik“ erwerben.