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Imec/KU Leuven

Neues Nanomaterial mit Potential zum technischen Durchbruch

12. März 2019, 9:47 Uhr | Iris Stroh

Nanomesh kombiniert eine hohe Porosität, ein beispielloses Verhältnis von Oberfläche zu Volumen und eine einfache Herstellung.

Das Imec hat zusammen mit der KU Leuven ein neuartiges Nanomaterial entwickelt, das in einer Vielzahl von Anwendungen wie Batterien, Brennstoffzellen deutliche Fortschritte bringen könnte und dazu auch noch einfach herzustellen ist.

Das neue sogenannte Nanomesh-Material, das das Imec und die KU Leuven entwickelt haben, weist eine dreidimensionale Gitterstruktur (Metall) im Nanometerbereich auf und zeichnet sich durch sehr regelmäßige innere Dimensionen aus. Dank der Kombination seiner einzigartigen Materialeigenschaften und der einfachen Herstellung glauben die Forscher, dass das Material in vielen industriellen Anwendungen eingesetzt werden kann, speziell wenn es um Nachhaltigkeit geht. Dazu zählen die Forscher beispielsweise effizientere Batterien, bessere Katalysatoren, Brennstoffzellen und die Wasserstofferzeugung.

Das Nanomesh-Material ist eine 3D-Struktur aus Nanodrähten, die horizontal auf mehreren Ebenen miteinander verbunden sind und sehr regelmäßige Innenabstände und Abmessungen aufweisen. Dadurch ist das Material sehr porös und weist ein außerordentlich hohes Oberflächen-Volumen-Verhältnis auf. Für jede Mikrometerdicke ergibt sich eine 26-fache Vergrößerung der verfügbaren Oberfläche.

Darüber hinaus können die Innen- und Außenabmessungen auf nahezu jede Spezifikation abgestimmt werden, weshalb die Wissenschaftler davon ausgehen, dass sich das Material für eine Vielzahl von Anwendungsanforderungen eignet.

Das außerordentlich hohe Verhältnis von Oberfläche zu Volumen bietet enorme Vorteile. Denn viele industrielle Prozesse basieren auf chemischen Reaktionen, die an einer Oberfläche stattfinden (müssen). Je mehr Oberfläche zur Verfügung steht, desto mehr Reaktionen können gleichzeitig ablaufen, und desto höher ist die Geschwindigkeit oder der Durchsatz des Prozesses. Ein Beispiel: Elektroden in Batterien, die Lithium in Lithiumionen umwandeln. Mit dem Nanomesh-Material vom Imec wären Hochleistungsbatterien mit hoher Kapazität und Schnellladung möglich.

Und zu guter Letzt: Das Material lässt sich mithilfe von kostengünstigen Eloxierungs-- und Galvanikverfahren einfach herstellen.