Dresden, 7.5.2012: Das Dresdner Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) hat ein Verfahren zur Massenproduktion elektronisch verwendbarer Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNT) entwickelt. Wie das Institut heute mitteilte, ist damit erstmals in Europa eine Fertigung einwandiger CNTs in Kilogramm-Mengen möglich geworden. Die Wunderzwerge sollen unter anderem eingesetzt werden, um der angeschlagenen deutschen Photovoltaik-Industrie wieder Wettbewerbsvorteile gegenüber der asiatischen Konkurrenz zu verschaffen.

Kohlenstoff-Nanoröhrchen gelten als Zukunftsmaterial, als wahrer Wunderwerkstoff. Denn diese nur etwa einen Nanometer (Millionstel Millimeter) im Durchmesser und wenige Mikrometer (Tausendstel Meter) langen Rohrmoleküle wabenartig vernetzter Kohlenstoff-Atomen leiten Strom und Wärme viel besser als Kupfer und sind extrem zugfest. Sie könnten zum Beispiel schnellere Computerchips, bruchsichere Sportgeräte, letztlich aber auch billigeren Solarstrom und leistungsfähige Wasserstoff-Speichertanks für Brennstoffzellen-Autos ermöglichen.

Dies scheiterte bisher allerdings daran, dass insbesondere die elektronisch verwertbaren Nanoröhrchen nur im Labormaßstab herstellbar und damit viel zu teuer waren. Das soll sich nun aber mit der neuen IWS-Technologie aus Dresden ändern.

Ein Kilogramm pro Tag herstellbar

Im Zuge eine Bundesförderprogramms ist es dem Institut nämlich nun gelungen, ein Verfahren für die preisgünstige Massenproduktion von einwandigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNT) zu entwickeln. „Wir erreichen damit Ausbeuten von bis zu einem Kilogramm pro Tag“, erklärte Aljoscha Roch vom IWS-Forscherteam.

Einwandige CNTs bisher nur in homöopathischen Dosen verfügbar

Anders als die elektronisch kaum verwertbaren mehrwandige CNTs, die zum Beispiel für Katalysatoren und Tennisschläger eingesetzt werden und zum Beispiel von Beyer bereits tonnenweise produziert werden können, waren die anspruchsvolleren und defektarmen einwandigen CNTs bisher nur in homöopathischen Dosen am Markt verfügbar. Nur ein Unternehmen in Südkorea beherrscht noch die Produktion dieser „guten“ Nanoröhrchen im Kilo-Maßstab. Doch die lassen sich nicht in die Karten gucken und die Europäer hatten bisher das nachsehen. „Das Interesse an unserer Technologie ist international sehr groß“, sagte Rosch. Das Institut bekomme nun ständig Anfragen aus Japan und anderen Ländern.

Massenverfahren unter Lichtbogen und Argon-Atmosphäre

Hergestellt werden die Dresdner CNTs bei über 1000 Grad in speziellen Reaktoren durch gepulsten Lichtbogenverdampfung von Kohlenstoff unter Vakuum- beziehungsweise Argon-Atmosphäre – das Edelgas soll verhindern, dass der eingesetzte Kohlenstoff sofort durch Luft-Sauerstoff verbrennt.

Auch Schub für gedruckte Elektronik erwartet

Eingesetzt werden sollen die IWS-Nanoröhrchen zunächst in Projekten mit Fraunhofer-Partnern. Dazu gehört zum Beispiel die hessische Firma „Tritron“, die daraus elektrisch leitfähige Tinte herstellt, um Elektronik aus dem Drucker zu erzeugen. Ein anderes Team will mit den CNTs das teure „Indium-Zinn-Oxid“ (ITO) in Solarzellen ersetzen, um die europäische Photovoltaikindustrie wieder konkurrenzfähiger zu den großen Solarfabriken in China zu machen. Heiko Weckbrodt

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