Ingenieure haben eine neue Methode für die fast sofortige Umwandlung von Kohlenstoff in Diamant oder Graphen entdeckt
Ein Forschungsteam der Rice University hat eine völlig neue Methode entwickelt, um Kohlenstoff aus einer Vielzahl von Quellen in so nützliche Formen wie Graphen und sogar Diamant umzuwandeln.
Das neue Verfahren verwendet einen sogenannten "Blitz" von Elektrizität, der Kohlenstoff fast augenblicklich erhitzt und in seine endgültige Form umwandelt, die direkt von der Länge des "Blitzes" abhängt.
Eine neue Methode zur Herstellung von Graphen und Diamant
Die Methode zur Gewinnung von Graphen und sogar Diamant ist als Instant Joule Heating (FJH) bekannt und wurde erstmals im Januar 2020 von einem Wissenschaftlerteam beschrieben.
Nach dem beschriebenen Verfahren wird also ein elektrischer Strom durch kohlenstoffhaltige Materialien geleitet, während sie auf eine Temperatur von 2727 Grad Celsius (4940 Grad Fahrenheit) erhitzt werden. Diese starke Erwärmung wandelt Kohlenstoff in makellose röhrenförmige Graphenflocken um.
Im letzten Experiment ging das Forschungsteam weiter und verbesserte diesen Prozess, und das Ergebnis erhielt andere Materialien.
Die Länge des "Blitzes" betrug anfangs also 10 Millisekunden, aber Experimente mit der Änderung der Länge dieses Blitzes im Bereich von 10 bis 500 Millisekunden zeigten, dass dies im Ergebnis aus Kohlenstoff können verschiedene Formen erhalten werden, darunter Nanodiamanten, sowie "konzentrischer" Kohlenstoff, bei dem das Kohlenstoffatom um den Kern von Nanodiamant.
Den Wissenschaftlern gelang es auch, diesen Prozess erheblich zu beschleunigen, indem sie der Ausgangsmischung Komponenten wie verschiedene Fluorverbindungen und eine Vorstufe zusetzten.
So haben bisherige Studien gezeigt, dass durch die Zugabe von Fluor eine dauerhaftere Haftung der Kohlenstoffatome eintritt, die es ermöglicht, Nanodiamanten ohne enormen Druck zu erhalten.
Mit ihrer FJH-Technologie wird es laut den Autoren der Studie möglich sein, neue Kohlenstoffformen im nahezu industriellen Maßstab zu erzeugen, was bisher nur äußerst schwer realisierbar war.
Beispielsweise haben Nanodiamanten, die in verschiedenen Komponenten der Elektronik sehr gefragt sind, einen recht komplexen Produktionsalgorithmus, da ein separater Legierungsprozess erforderlich ist. Und die FJH-Methode vereinfacht ihre Beschaffung erheblich.
Darüber hinaus verbraucht die Industrie eine ziemlich große Menge kleiner Diamanten in den Komponenten von Schneidwerkzeugen sowie in der Rolle von elektrischen Isolatoren.
Und die Herstellung einer fluorierten Version von Nanodiamanten ermöglicht es, diese Strukturen zu modifizieren und eine kostengünstige und vor allem effiziente Technologie bereitzustellen.
Die Ergebnisse der Arbeiten teilten die Wissenschaftler auf den Seiten des Internetportals ACS Nano.
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