10.10.2019

Karbonschwamm als Katalysator

Nanostrukturierter Werkstoff imitiert das Skelett mariner Badeschwämme.

Wissen­schaftler der TU Bergakademie Freiberg haben gemeinsam mit einem inter­nationalen Forscherteam die Struktur eines marinen Badeschwamm­skeletts entschlüsselt und daraus einen neuartigen drei­dimensionalen Verbund­werkstoff für die moderne Werkstoffindustrie entwickelt. Das Grafit besitzt einzig­artige strukturelle, mechanische und thermische Eigenschaften und könnte der Industrie künftig als zentimeter­kleiner Katalysator dienen. Vorbild für den neuartigen Werkstoff ist das karbonisierte 3D-Skelett eines marinen Badeschwammes. Dieses besteht aus kollagen­haltigen Spongin und ist aufgrund seiner mehr­schichtigen Nanofasern besonders stabil und hitze­beständig.

Abb.: Dieser nano­strukturierte Kohlenstoff­schwamm könnte der Industrie...
Abb.: Dieser nano­strukturierte Kohlenstoff­schwamm könnte der Industrie künftig als zentimeter­kleiner Katalysator dienen. (Bild: TU BA Freiberg)

In verschiedenen Versuchen haben die Wissen­schaftler um Hermann Ehrlich die Spongin-Gerüsten bei Temperaturen bis zu 1200 Grad Celcius karbonisiert. Der daraus entstehende Kohlenstoffschwamm ähnelt der Form und der einzig­artigen Mikro­architektur des ursprüng­lichen Spongin-Gerüsts und ist so stabil, dass er sich mit einer Metallsäge zu beliebigen Formen schneiden lässt. Überzogen mit einer Metall­schicht wird er zudem zu einem einzig­artigen Hybrid­material mit hervor­ragender katalytischer Leistung.

„Damit haben wir einen neuen Weg zur Nutzung von bekannten Bade­schwämmen gefunden. Statt nur für kosmetische können wir diese jetzt auch für moderne Techno­logien nutzen“, sagt Ehrlich. Gemeinsam mit seinem Team erarbeitet er für die Industrie erste Vorschläge zur Herstellung des biomimetisch inspirierten Kata­lysators. Seit zwei Jahren erforscht das 29-köpfige Team die von der Natur entwickelte und seit 600 Millionen Jahren bestehende Struktur der nach­wachsenden marinen Schwämme, um biomimetische Modelle als alternativen zu Plastik­gerüsten für die moderne Werkstoff­wissenschaft zu entwickeln.

TU Freiberg / JOL

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