GRAPHTHERM

Validierung des Innovationspotentials multifunktionaler Verbundstoffe auf der Basis von Graphen

Kurzfassung:
Mit den wachsenden Ansprüchen an die Leistungsfähigkeit, Komplexität und Mobilität von Computern, Maschinen und Anlagen steigt deren Leistungsdichte und damit die produzierte Abwärme. Die Kühlung entwickelt sich zu einer zentralen Herausforderung, da Abwärme die Lebensdauer von Bauelementen beschränkt. Neben einer ausgezeichneten thermischen Leitfähigkeit müssen Kühlmaterialien häufig noch zusätzliche Eigenschaften erfüllen, etwa leicht oder transparent sein. Dies kann mit traditionellen Stoffen wie Aluminium und Kupfer nicht erreicht werden.

Graphen ist eine zweidimensionale Schicht aus Kohlenstoffatomen. Seine Eigenschaften sind einzigartig: Es ist härter als ein Diamant, transparent und leitet elektrischen Strom besser als Metalle. Graphen hat das Potenzial, die Basis für Hochleistungswerkstoffe der nächsten Generation zu sein. Der kommerzielle Einsatz von reinem Graphen scheitert gegenwärtig jedoch noch an den bisher entwickelten Synthesemethoden, mit denen sich nur kleine Mengen erzeugen lassen. Am Institut für Experimentalphysik der Freien Universität Berlin wurde eine sehr gut skalierbare Produktionsmethode entwickelt, mit der sich Komposite aus Graphen und einem anderen Stoff, beispielsweise Kupfer, erzeugen lassen. Diese Materialien sollen nun im Projekt GRAPHTHERM im Hinblick auf eine Verwertung an temperaturbelasteten Bauteilen validiert werden.

Mit dem industriellen Einsatz von Graphen könnten in zahlreichen Branchen revolutionäre Produktlösungen auf der Basis dieser kostengünstigen und leistungsfähigen Kompositmaterialien entstehen. Die Kompositmaterialien könnten zukünftig z.B. in der Kühlung von Hochleistungselektronik für Schifffahrt, Energieerzeugung und Metallindustrie, oder als thermisch und elektrisch leitender Klebstoff in der Elektronik- und Solarindustrie, oder auch als Kühlung für Hochleistungslaser als Alternative zu teuren Diamantkompositen eingesetzt werden.

Im Anschluss an das Validierungsvorhaben sollen Forschungskooperationen mit der Industrie etabliert werden, oder eine Ausgründung erfolgen.

Prof. Dr. Stephanie Reich
Freie Universität Berlin
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Kirsten Neumann
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