Nanotechnologie wird diese Dinge revolutionieren
Viele Leute glauben, dass die Anwendungen von Nanotechnologie hauptsächlich im Technologiesektor stattfinden. Was viele aber nicht wissen, ist dass sie tatsächlich bereits in vielen alltäglichen Gegenständen steckt. Hier ist eine Liste mit Bereichen, in denen die Nanotechnologie in der Zukunft eine grosse Wirkung zeigen wird – wenn sie es nicht bereits tut.
Die Anwendungen von Nanotechnologie sind zurzeit etwa zu gleichen Teilen im Technologiesektor, als auch in unserem Alltag. In vielen Bereichen gibt es enormes Potenzial und es fehlt nur noch wenig, damit daraus kommerzielle Produkte entstehen. Es gibt auch viele Bereiche, in denen Nanotechnologie genutzt wird, ohne dass die Benutzer dies wissen und einige, die noch ausschliesslich akademische Bedeutung haben, aber in der nahen Zukunft Realität sein könnten. Hier ist eine Liste von Bereichen, die durch Nanotechnologie revolutioniert werden könnten:
Touch Screens
Dies ist wahrscheinlich die offensichtlichste Anwendung, weil die Verwendung von Graphen, das Touch Screens flexibel machen könnte, bereits viel Aufmerksamkeit erregt hat. Graphen ist aber nicht das einzige Material, das in diesem Bereich Vorteile birgt.
Touch Screens sind überall präsent – in Smart Phones, Tablets, Laptop-Bildschirmen, Uhren und interaktiven Whiteboards. Der Gebrauch von Touch Screens wird weiter steigen, wenn Materialien erhältlich werden, welche die Sensibilität dem User gegenüber erhöhen. Wenn diese Touch Screens auch Flexibilität als eine ihrer Eigenschaften aufweisen, wird der Gebrauch im Bereich tragbarer Elektronik oder Technologie steigen.
Graphen ist zwar wegen seiner Transparenz und Beugsamkeit nach wie vor an erster Stelle hierfür, aber der Erfolg ist abhängig davon, ob durchgängig qualitativ hochstehendes Material produziert werden kann. Ein anderes Material, das jedoch wieder an Aufmerksamkeit gewinnt sind Carbon Nanotubes (CNTs). Wenn die CNTs in spezifischer Weise angeordnet werden, könnten sie in schneller reagierenden Touch Screens resultieren.
Es gibt auch noch einige andere ultradünne Materialien, die hier in Frage kommen.
Kleidung
Graphen hat sich auch in Kleidung geschlichen. Während viele der hier erwähnten Beipiele nur langsam aus dem Forschungslabor ihren Weg auf den Markt finden, ist mit Graphen versetzte Kleidung bereits jetzt Realität. Zurzeit kann Graphen in T-Shirts oder Schuhen gefunden werden.
Die Firma Deewear hat eine Linie für Sportkleidung gestartet, die Graphen in die Fasern der Kleidung einarbeitet, damit diese flexibler (also geeignet für sportliche Aktivitäten), langlebiger, thermoregulierend und besonders leicht wird. In diesem Jahr wurden zudem die ersten Laufschuhe mit Graphen herausgegeben (Graphene-Series von Inov-8). Die Verwendung von Graphen hat in einer Verbesserung von Laufschuhen in drei Bereichen resultiert: Höhere Langlebigkeit, Dehnbarkeit und Grip. Alle dieser drei Faktoren sind besonders nützlich für die Verwendung der Schuhe für athletische Zwecke oder zum Wandern.
Es gibt momentan auch Bemühungen, nano-inspirierte Sensoren in Kleidung einzubauen. Verschiedene dünne Materialien wurden bereits als tragbare, flexible Sensoren angepriesen. Diese Sensoren können verschiedene Messungen am Körper während des Tragens durchführen, zum Beispiel für Gesundheits- oder Lifestyle-Monitoring. Die bereits verfügbaren beugsamen Sensoren in Kleidung erfordern eingebaute elektrische Stromkreise und eine Möglichkeit, um Energie vom Körper (zum Beispiel aus Wärme) zu gewinnen, damit sie dauerhaft funktionieren und messen. Darum fokussieren die Bemühungen darauf, effizientere Stromkreise zu produzieren. Der Bereich e-Textilien wird in der nahen Zukunft also stark wachsen.
Batterien
Batterien sind die wohl nützlichsten Objekte in diesem Bericht, weil sie in so vielen Geräten und Bereichen des Lebens Verwendung haben. Es wird vermutlich eine Weile dauern, bis sich hier etwas Marktfähiges durchsetzt, weil es eine hohe Anzahl regulatorischer und Sicherheitsmassnahmen zu erfüllen gilt, um sicherzustellen, dass ein neues Material für die Verwendung in Batterien sicher und geeignet ist, insbesondere für hochtechnologische und energieintensive Anwendungen. Von allen heute verwendeten Batterien, hat Nanotechnologie im Bereich der wieder aufladbaren Lithium-Ionen-Batterien die grösste Chance, einen Eindruck zu hinterlassen.
Bisherige Forschungsergebnisse hierzu sind vielversprechend. Graphen-Schichten, Graphenkugeln, Buckypaper, CNTs, Carbon Paper, Carbon Nanoscrolls, Fullerene, Silber Nanodrähte und verschieden Lithium-basierte Schichten wurden bisher als Elektroden (oder als Teil einer Elektrodenmatrix) verwendet. Viele der so hergestellten Elektroden sind bekannt dafür, höhere Ladungen zu speichern, effizientere Taktzeiten und alles in allem höhere Effizienz als die jetzigen Graphit-basierten Elektroden aufzuweisen. Allerdings ist noch wenig bezüglich der Langzeitwirkungen in punkto Sicherheit bekannt.
Die hohen Kosten dieser Nanomaterialien, der Fakt, dass noch keine grossen Mengen solch komplex gebauter Materialien hergestellt werden können und die Voraussetzung, dass Produzenten hohe Beträge für Tests bezahlen müssen, bevor sie auf den Markt kommen können, hat bisher verhindert, dass sie weitgehend in Batterien zur Anwendung kommen.
Es gibt aber einige Bereiche, in denen Nanomaterial-basierte Batterien den Markt beeinflussen könnten. Das sind vor allem flexible und schnell aufladbare Batterien. Andere Arten von Batterien scheinen dafür keine Lösung zu bieten, Nanotechnologie hingegen könnte die Anforderungen erfüllen. Flexible, zweidimensionale Materialien wie Graphen werden als flexible Elektroden wegen ihrer Flexiblität, Festigkeit, Transparenz und nicht zuletzt, elektrischer Leitfähigkeit, angepriesen. Allerdings müssen Probleme in der Lieferkette bezüglich Standardisierung und Qualität des Graphen beseitigt werden, bevor kommerzielle Produkte möglich sind.
Niob-Wolfram-Dioxid Nanomaterialien sind das Resultat einer kürzlichen akademischen Entwicklung und könnte ein potenziell attraktiver Kandidat im Bereich schnell ladender Batterien sein. Zu diesem Zeitpunkt muss aber noch Überzeugungsarbeit geleistet werden, dass die Fortschritte bezüglich Ladezeit die zusätzlichen Materialkosten ausgleichen. Diese Kosten werden auf den Kunden überwälzt, was sich unweigerlich auf die Verkaufszahlen auswirken wird. Bis also ein kostengünstigeres Material mit besseren Lade-Eigenschaften hervorgebracht wird, müssen sich Benutzer mit kleinen Schritten in der Verbesserung der Geräte zufrieden geben.