Nanobänder könnten die Akkulaufzeit von Smartphones deutlich erhöhen

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Science
05/17/2019

"Wundermittel" soll Handy-Akkus und Prozessoren revolutionieren

Forschern ist es gelungen, Nanobänder aus Phosphor herzustellen. Diese sollen Akkus um 50 Prozent leistungsfähiger machen.

2014 sorgten Forscher für Aufsehen, als sie die zweidimensionalen Graphenbänder aus Kohlenstoffmaterial entdeckt beziehungsweise erfunden haben. Schnell wurde Graphen als Allheilsmittel in der Elektrotechnik stilisiert. Doch bei der Herstellung des Kohlenstoffmaterials traten laufend Schwierigkeiten mit der Skalierbarkeit des Produktionsprozesses auf. Nun bekommt Graphen Konkurrenz und könnte durch eine neue Entdeckung sogar verdrängt werden.

Ein Forscherteam hat, eigenen Angaben zufolge, zufällig eine einfache Herstellungsmethode für zweidimensionale Nanobänder aus Phosphoratomen entdeckt. Die Anwendungsbereiche dieser hauchdünnen Phosphorbänder sollen sogar weit über jene der Graphenbänder hinausgehen und das Potential haben, den kompletten elektrotechnischen Bereich zu revolutionieren.

Einfacher Produktionsprozess

Der große Unterschied zu Graphen ist, dass sich die Phosphorbänder angeblich recht einfach in industriellem Ausmaß anfertigen lassen. Das würde vergleichsweise geringe Kosten mit sich bringen. Als Anwendungsbereiche nennen die Forscher Batterien, Akkus, Solarzellen, Photokatalyse, Nanoelektronik, Quantencomputer sowie thermoelektrische Geräte, bei denen Wärme in elektrische Energie umgewandelt wird.

Vorteil der Phosphorbänder sei, dass sie sehr flexibel und nicht leicht zerbrechlich sind. Das wiederum bringt eine Reihe weiterer Anwendungsmöglichkeiten mit sich. Dadurch könnten sie eventuell in Kleidung eingearbeitet werden und durch Wärme Strom erzeugen, um Sensoren oder andere Wearables anzutreiben.

Akku-Revolution

Die weitreichendsten Auswirkungen der Phosphorbänder könnten aber im Bereich der Akkus stattfinden, wie The Conversation schreibt. Durch die Nanobänder könnten Akkus und Batterien wesentlich schneller aufgeladen werden. Auch die Kapazität von Akkus könnte um 50 Prozent erhöht werden, bei gleichbleibender Bauform. Nicht nur bei Smartphones, sondern vor allem bei E-Autos oder elektrisch betriebenen Flugzeugen könnten die Phosphorbänder für Umwälzungen sorgen.

Darüber hinaus könnten Akkus durch das "Wundermaterial" künftig auf Natrium statt auf Lithium setzen. Der Vorteil wäre, dass Natrium wesentlich häufiger vorkommt und einfacher abgebaut werden kann, als das seltenere Lithium. Außerdem sollen mithilfe der Phosphorbänder Computerprozessoren leistungsfähiger werden; Solar- und Windkraftwerke könnten effizienter Energie erzeugen.

Herstellungsprozess

Drei Jahre lang haben die Wissenschaftler an einem praktikablen Produktionsprozess getüftelt, bis sie ihre Forschungsergebnisse öffentlich gemacht haben. Hergestellt werden die Nanobänder, indem schwarzer Phosphor mit Lithium-Ionen gemischt und in flüssigem Ammoniak bei -50 Grad Celsius, 24 Stunden lang, gelöst werden. Danach wird das Ammoniak durch ein organisches Lösungsmittel ersetzt. Daraus bildet sich anschließend eine Lösung aus Nanobändern.