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Erstellt eine elastische Form von Kohlenstoff

04.07.2017

Ein gemeinsames Forschungsteam der Carnegie Institution, Washington, USA, und der Yanshan University, China, hat ein Material synthetisiert, das Kohlenstoff in einer neuen Form ist. Dieses Material ist sehr, sehr stark, aber das Interessanteste ist, dass es elastische Eigenschaften hat, wie Gummi. Darüber hinaus ist die neue Form von Kohlenstoff in der Lage, Licht und Strom durch sich selbst zu leiten, was es ermöglicht, all dies in einem sehr breiten Anwendungsspektrum zu nutzen, von Raumfahrt- und Militärgeräten bis hin zu Haushaltsgeräten.

Eine neue Form von Kohlenstoff wurde durch Anwendung von Druck und hoher Temperatur auf eine der amorphen Kohlenstoffformen, die keine geordnete Struktur hat, Glaskohlenstoff genannt, erhalten. Dieses Ausgangsmaterial wurde unter einen Druck von 250 Atmosphärendruck gesetzt und auf eine Temperatur von etwa tausend Grad Celsius erhitzt. Unter diesen Bedingungen bilden Kohlenstoffatome Ketten, die auf verschiedene Weise miteinander verbunden sind. Und das Ergebnis ist eine Form von Kohlenstoff, die gleichzeitig die Eigenschaften von Graphit und Diamant hat.

Die Gewinnung einer neuen Form von Kohlenstoff war das Ergebnis einer Reihe von Experimenten. In einigen Experimenten setzten Wissenschaftler Glaskohlenstoff bei Raumtemperatur hohem Druck aus, während sie in anderen einfach Kohlenstoff auf ultrahohe Temperaturen erhitzten. Das als Ergebnis der ersten Versuche erhaltene Material war absolut unelastisch und konnte auch nach leichter Verformung seine Form nicht wieder herstellen. Und im zweiten Fall begannen sich im Inneren des Kohlenstoffs Diamant-Nanokristalle zu bilden.

Und als Ergebnis eines der Zwischenexperimente, bei denen auf eine mäßig hohe Temperatur erhitzt wurde, erhielten die Wissenschaftler ein neues Kohlenstoffmaterial, das sich mehr als doppelt so stark komprimieren lässt wie andere Kohlenstoff-Keramik-Materialien. Darüber hinaus ist das neue elastische Carbon in der Lage, seine ursprüngliche Form an Stelle ausreichend starker lokaler Verformungen vollständig wiederherzustellen.

„Leichte Materialien mit hoher Festigkeit und Elastizität werden in einer Vielzahl von Anwendungen benötigt. In einigen Fällen werden diese Materialien in der Praxis trotz ihrer hohen Kosten verwendet, das geringe Gewicht und andere einzigartige Eigenschaften solcher Materialien stehen im Vordergrund“, sagt er Zhisheng Zhao ( Zhisheng Zhao ist Professor an der Yanshan-Universität.

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