(openPR) Wissenschaftler am Forschungszentrum Karlsruhe ist es gelungen, Kohlenstoff-Nanoröhrchen neue Eigenschaften einzuverleiben. Die Innovation wird als wichtiger Schritt für eine kommerzielle Nutzung bezeichnet. Vorgestellt wurden die Newcomer anlässlich des VDE-Kongresses 2008 in München.
Kohlenstoff-Nanoröhren (engl. carbon nanotubes oder kurz CNTs) bestehen aus filigranen Graphitebenen, die zu winzigen Röhrchen aufgerollt sind. Ihr typischer Durchmesser liegt bei etwa einem Nanometer (nm), wobei die Länge einige hundert Mikrometer bis hin zu Millimetern betragen kann. Aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften sind Kohlenstoff-Nanoröhren in jüngster Zeit ins Rampenlicht von Forschung und Entwicklung gerückt.
Neben der extremen mechanischen Festigkeit sind die elektronischen Eigenschaften der Kohlenstoff-Nanoröhren besonders faszinierend. So können Kohlenstoff-Nanoröhren, bei annähernd gleichem Durchmesser, entweder metallisch oder halbleitend sein. Entscheidend ist hier nur auf welche Art und Weise die Graphitschicht zu einer Röhre geschlossen ist.
Mit Reihenschaltung die Länge von Nanoröhren vergrößert
Drei Wissenschaftlern vom Forschungszentrum Karlsruhe, Dr. Torsten Koker, Dr. Ulrich Gegenbach und Prof. Dr. Georg Bretthauer ist es jetzt gelungen, aus Kohlenstoff-Nanoröhren einen neuartigen Aktor herzustellen. „Zur effizienten Nutzung der elektromechanischen Eigenschaften von Kohlenstoff-Nanoröhren ist es nötig, diese für technisch nutzbare Längenänderungen eines Aktors in Reihe zu schalten“, verdeutlicht Koker. Auf diese Weise könne man die Längen der einzelnen Röhrchen addieren. Darüber hinaus müssten viele Röhrchen parallel geschaltet werden, damit sich die von den Röhrchen generierten relativ geringen Axialkräfte ebenfalls addieren.
Großes Potenzial in der Biomedizin
Auf Grund der extrem geringen notwendigen elektrischen Aktorspannung und der Funktionsfähigkeit in einem flüssigen Elektrolyt bietet der Aktor ein großes Potenzial für den Einsatz in biomedizinischen Anwendungen. So ist es zum Beispiel denkbar, dass ein Nanoröhren-Aktor zum Beispiel in aktiven Implantaten Verstellfunktionen ausführt.
Des Weiteren ist es möglich, dass Dünnschichtaktoren mit sehr geringen Abmessungen im Mikrometermassstab zu realisieren. Derartige Systeme könnten direkt auf einen mikrostrukturierten Chip integriert werden und dort diverse Stellfunktionen ermöglichen. Die Entwickler denken hierbei insbesondere an Lab-on-Chip-Systeme sowie mikrooptische Systeme.
Industrienahe Prozesskette aufgebaut
Die Entwickler konnten nachweisen, dass sich Kohlenstoff-Nanoröhren in eine Prozesskette integrieren lassen. Eine industrienahe Prozesskette sei bereits aufgebaut worden, sagt Koker. Es konnte bereits auch nachgewiesen werden, dass ausgerichtete metallische leitende Nanoröhren in mehreren Schichten auf Stegstrukturen abgeschieden werden können. Darüber hinaus können die abgeschiedenen Kohlenstoff-Nanoröhren über eine galvanische Abscheidung von Nickel auf den Stegen elektrisch und mechanisch kontaktiert werden. Die Demonstration der Funktionsfähigkeit des Aktors soll in Kürze durch den Aufbau eines Funktionsmusters mit gegeneinander beweglichen Mikrostegstrukturen erfolgen.
Rolf Froböse
Quelle: www.vde.com
