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Donnerstag, 22.02.2018
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Nie wieder Risse im Smartphone-Display

Härter als Stahl und trotzdem biegsam

Graphen hat nicht nur herausragende elektronische Eigenschaften. Obwohl es nur eine einzelne Atomschicht dick ist, ist Graphen unglaublich stabil: Eine Graphen-Hängematte von einem Quadratmeter Größe könnte eine vier Kilogramm schwere Katze tragen – und selbst nur so viel wiegen wie ein einzelnes Schnurrhaar der Katze. Graphen ist damit mehr als hundertmal bruchfester als ein Stahlblech von vergleichbarer Dicke wäre – wenn man Stahl überhaupt so dünn verarbeiten könnte.

Graphen-Materialien könnten solche Schäden verhindern.

Kratzfest und wasserabweisend


Kunststoffe lassen sich mit Graphen zu noch stabileren Verbundmaterialien verstärken. Bei Bedarf könnten diese sogar elektrisch leitfähig sein. Farben und Lacke könnten, mit Graphen versetzt, außerordentlich harte Schutzanstriche liefern.Außerdem sind die dünnen Graphenschichten auch fast vollständig lichtdurchlässig und damit transparent.

Ein solches Kohlenstoffgitter scheint sich daher hervorragend für Touchscreens zu eignen: Ein Display aus mit Graphen verstärktem Kunststoff wäre einerseits berührungsempfindlich und gleichzeitig widerstandsfähig, kratzfest und obendrein wasserabweisend. Aber damit nicht genug: Weil Graphen so dünn ist, ist es trotz seiner Härte erstaunlich biegsam. Daher erwarten viele Wissenschaftler, dass sich daraus auch flexible elektronische Bauteile herstellen lassen. Zukünftige Smartphones könnten dann zusammengefaltet in die Tasche gesteckt oder wie ein Armband um das Handgelenk gewickelt werden.

Hochauflösende Transmissions-Elektronenmikroskopie von Graphen.

Auf dem Weg zum elektronischen Papier


Denkt man Gedanken an flexible und superflache Bildschirme weiter, gelangt man zu elektronischem Papier: dünne Blätter, die sich beschreiben und falten lassen wie normales Papier. Die Information in einem solchen e-Paper wird jedoch elektronisch gespeichert und verarbeitet. Auch die Anzeige auf dem Display ist offenbar kein grundsätzliches Problem: Graphen-basierte organische Leuchtdioden wurden bereits erfolgreich getestet und scheinen gebräuchlichen Leuchtdioden bei Energieeffizienz und Lichtausbeute sogar überlegen zu sein. Erste Prototypen vom Graphen-basierten Touchscreen bis hin zu faltbaren Lichtquellen und elektronischem Papier könnten bereits bis zum Jahr 2020 Realität sein.

Die zweidimensionalen Kohlenstoffschichten können jedoch nicht nur Licht aussenden - auch in umgekehrter Richtung lässt sich Graphen einsetzen: Wissenschaftler erwarten, dass sie mit den ultradünnen Graphen-Folien bald deutlich wirksamere Solarzellen und hochempfindliche Photosensoren herstellen können.
Ansgar Kretschmer
Stand: 16.05.2014
 
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