Neue Nanopapiere

Nanotechnologien können vielen althergebrachten Werkstoffen außergewöhnliche Eigenschaften verleihen – die Möglichkeiten scheinen schier grenzenlos zu sein. Auch die Anwendungsbereiche von Papieren lassen sich auf diese Weise erstaunlich erweitern. Ein Überblick über neue Nanopapiere.

Schon länger ist bekannt, dass Papiere mit Beschichtungen in Nanodimension äußerst schmutzabweisend sein können. Zahlreiche Anbieter wie Nanoconcept haben Lösungen zur Versiegelung der unterschiedlichsten Materialien auf den Markt gebracht, die die einzelnen Fasern ummanteln und vor Fett-, Kaffee- oder Rotweinflecken schützen. Doch inzwischen arbeiten Forscher daran, das mit Nanotechnologie veredelte Papiersortiment ganz erheblich zu erweitern.

Schwedische Wissenschaftler haben beispielsweise ein extrem reißfestes Papier aus Nanofasern entwickelt. Sie behandeln Zellulosebrei mit Enzymen und pressen die Masse unter hohem Druck durch ein feines Gitter. Anschließend wird sie zu einem dünnen Film vergossen und unter Zugabe von Lösungsmitteln getrocknet. So entsteht ein äußerst dünnes Papier mit einer Zugfestigkeit, die sich mit Gusseisen vergleichen lässt; man könnte es als Trägermaterial für Computerchips einsetzen. Wissenschaftlern des MIT ist es jüngst geglückt, ein Nano-Papiertuch als Geflecht aus Nanodrähten zu entwickeln, das in der Lage ist, bis zum 20-fachen des eigenen Gewichts an Wasserverunreinigungen wie Mineralöl aufzunehmen. Mit dieser Qualität könnte es eine wichtige Rolle bei der Bekämpfung von Umweltkatastrophen spielen. Weil die Nanodrähte auch noch bei sehr hohen Temperaturen stabil sein sollen, könnte man das Öl später sogar durch Verdampfen aus dem Werkstoff zurückgewinnen.

Ein weiteres Paradebeispiel der Nanotechnologie ist das Bucky Paper. Es besteht aus wirr vernetzten Kohlenstoff-Nanoröhren, die durch Anlegen einer Spannung verformt werden können. Eine weitere Eigenschaft ist, dass dabei Wärmeenergie entsteht. So lässt sich das Bucky Paper nicht nur als Aktuator, sondern auch für Heizelemente verwenden; Forscher der Fraunhofer TEG aus Stuttgart gehen von einer maximalen Dauer-Gebrauchstemperatur von 150 Grad aus.

Nanoröhren können außerdem dazu genutzt werden, Papier in eine wiederaufladbare Stromquelle zu verwandeln: Wissenschaftler des Rensselaer Polytechnic Institute berichten jetzt über den erfolgreichen Versuch, Zellulosepapier mit ausgerichteten Kohlenstoff-Nanoröhrchen zu bedrucken, die aus dem Material eine Batterie machen. Als Elektrolyt dient ein flüssiges Salz, das kein Wasser enthält und entsprechend unempfindlich gegenüber Frost oder Austrocknung ist. Bei Temperaturen zwischen -73 und +150 Grad funktioniert die Papierbatterie ohne Probleme. Als nächstes planen die Forscher, eine dem Zeitungsdruck ähnliche Methode zu entwickeln, um die schwarze Batterie in Masse herzustellen.

www.nanoconcept.de
www.kth.se
www.mit.edu
www.rpi.edu

Bildquelle: Nanoconcept