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Innovationen für industrielle Anwendungen

Anwendungen:
1. Abschirmfarben, Beschichtungsmaterialien, als elektrisch leitfähige und/oder elektrisch kapazitive (Speicherung der elektrischen Ladung), sowie Farben und/oder Beschichtungen/Dispersionen, die hochfrequente Strahlung reflektieren.

2. Farbe/Dispersion/Beschichtung, basierend auf protischen oder organischen Lösungsmitteln.

3. Lack/Dispersion/Beschichtungsmaterial, das die Reflexion elektromagnetischer Wellen von 9 kHz bis 100 GHz realisiert.

4. Lack/Dispersion/Beschichtungsmaterial, das die Leitfähigkeit niederfrequenter Ströme/Felder realisiert – und die Ableitung derselben.

5. Anstrich/Dispersion/Beschichtungsmaterial, das mittels Graphenbrücken (längliche flache Clusterketten von Graphen) innerhalb der Emulsion/Dispersion selbst zu einer wirksamen Oberfläche (Funktionsfläche) führt, wobei die wirksame Oberfläche (Funktionsfläche) diejenige ist, die elektrisch leitfähig, elektrisch kapazitiv (Speicherung elektrischer Ladung) sein kann. Die durch Graphenbrücken erzeugten Wirkflächen (Funktionsflächen) ergänzen somit die Wirkflächen (Funktionsflächen) der metallischen Partikel und/oder Kohlenstoffpartikel und/oder Kohlenstofffasern – und verbessern so die elektrische Ladungsspeicherung.

Abb. 1 zeigt ein vergrößertes und vereinfachtes Diagramm von oben – (Draufsicht) der Partikel und ihres Zwischenraums in einer einfachen Bindemittelemulsion/Dispersion.
(1) zeigt ein Partikel aus metallischen Partikeln und/oder Kohlenstoffpartikeln.
(2) zeigt die Partikelzwischenräume mit Bindemittel.
(3) zeigt ein einzelnes (separates) Teilchen ohne Kontakt zu anderen Teilchen.

Abb. 2 zeigt eine noch größere vereinfachte Darstellung (Zoom).
in der Draufsicht (Draufsicht), von Partikeln und ihrem Zwischenraum in einer Bindemittelemulsion/Dispersion mit Graphenbrücken (längliche flache Clusterkette aus Graphen).
(4) zeigt ein Partikel aus metallischen Partikeln und/oder Kohlenstoffpartikeln.
(5) zeigt den Partikelabstand mit Bindemittel ohne Graphenbrücke.
(6) zeigt eine Graphenbrücke (längliche flache Clusterkette aus Graphen) in Kontakt mit einem Partikel.
(7) zeigt eine Graphenbrücke (längliche flache Clusterkette aus Graphen) in Verbindung mit einer weiteren Graphenbrücke – die zusammen ein Geflecht bilden.

Abb. 3 zeigt eine vergrößerte vereinfachte Darstellung des Querschnitts von Partikeln und ihrer Zwischenräume in einer einfachen Bindemittelemulsion/Dispersion.
(8) zeigt den Partikelabstand mit Bindemittel ohne Graphenbrücke.
(9) zeigt ein Partikel, bestehend aus metallischen Partikeln und/oder Kohlenstoffpartikeln –
die sich von der Bindemittelemulsion/Dispersion abhebt.
(10) zeigt als gestrichelte Linie die vergrößerte Fläche aufgrund des unebenen Oberflächenprofils.

EMF-Turtal/PLV/ elektrisch leitfähig und elektrisch kapazitiv  sowie hochfrequente strahlung reflektierende Beschichtung

 

Bezeichnung:
Abschirmfarbe, Dispersion, als elektrisch leitfähige und elektrisch kapazitive (Speicherung elektrischer Ladung) sowie hochfrequente Strahlung reflektierende Farbe/Beschichtung – durch Zusatz von Graphenbrücken: Abschirmfarbe, Beschichtungsmaterialien, elektrisch leitfähig und elektrisch kapazitiv (Speicherung elektrischer Ladung) sowie hochfrequente strahlungsreflektierende Farben und BeschichtungenTechnische Anwendungen

Hintergrund: Elektrisch leitfähige und elektrisch kapazitive sowie hochfrequente strahlungsreflektierende Farben und/oder Beschichtungen werden heute in der Industrie zur Herstellung von Kondensatoren und/oder Akkumulatoren und in der Baubiologie zur Herstellung von Farben zur Abschirmung/Reflexion hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung (Elektrosmog) und zur Ableitung niederfrequenter elektrischer Felder/Ströme eingesetzt. Als Hauptmaterialien werden Dispersionen auf Basis protischer oder organischer Lösungsmittel unter Zusatz von Metallpartikeln und/oder Kohlenstoffpartikeln und/oder Kohlefasern mit einer Größe von 1 μm bis 500 μm (siehe Abb.1 (1)) und ein Bindemittel wie Acrylat/Acrylharz wie Styrolacrylat, Reinacrylat oder Polyvinylacetat (PVAC) verwendet, um eine elektrisch leitfähige und/oder elektrisch kapazitive (elektrische Ladungsspeicherung) und/oder hochfrequente strahlungsreflektierende Beschichtung zu erhalten. Eine mit einer solchen Dispersion hergestellte Beschichtung hat eine scheinbar glatte Oberfläche – bei genauerer Betrachtung unter dem Mikroskop ist jedoch die charakteristische ungleichmäßige Struktur (siehe Abb. 3) – die zu einer Vergrößerung der Oberfläche führt – deutlich zu erkennen. Unter dem Mikroskop sind auch die einzelnen Partikel und/oder Kohlenstoffasern deutlich zu sehen (siehe Abb. 3), was die Gesamtoberfläche der Beschichtung (durch Exzellenz als erhöhte Struktur der Oberfläche) um die hervorragende Fläche erweitert / vergrößert (siehe Abb. 3 (10)). Außerdem wird deutlich, dass es auch bei hohen Dichten Lücken zwischen den Partikeln und/oder Carbonfasern gibt, in denen nur das verwendete Bindemittel zu finden ist (siehe Abb.1 (2)). Es wird auch deutlich, dass sich auch einzelne Partikel – die keinen Kontakt zu anderen Partikeln haben – auf der Beschichtung befinden können (siehe Abb.1 (3)). Da es in diesen Partikelräumen nun kein Material mit den gewünschten Eigenschaften wie: elektrisch leitfähige, elektrisch kapazitive und/oder reflektierende hochfrequente Strahlung gibt, sind diese Stellen oder Partikelräume (siehe Abb.1 (2)) eher suboptimal. An diesen Stellen oder Partikelräumen darf weder der Transport noch die Lagerung geladener Teilchen noch die Reflexion hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung stattfinden. In der Praxis wird dieses Problem derzeit durch mehrere Schichten/Schichten und/oder durch eine gesättigte (Fett-)Dispersion mit mehr und/oder zusätzlichen kleineren Partikeln/Partikeln pro Quadratmikrometer zufriedenstellend kompensiert (μm2). Dieser Kompromiss hat jedoch den Nachteil, dass bei einer weitgehend gesättigten Dispersion die Bindungskapazität der Dispersion abnimmt bzw. bei mehreren Schichten/Schichten ein zweiter – oder dritter – zusätzlicher Arbeitsschritt (Produktionsschritt) sowie etwa doppelter – oder dritter – Arbeitsgang erfolgt. Etwa die dreifache Dispersionsmenge erforderlich ist – wobei auch zwischen dieser ersten und zweiten – oder dritten Schicht – wieder Partikelzwischenräume (siehe Abb.1 (2)) mit ausschließlich Bindemittel-Polymeren gebildet werden.

Lösung: Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch Schaffung von Graphenbrücken (siehe Fig.2 (6),(7)) aus Graphen. Graphen ist ein reines Kohlenstoffprodukt, welches in seiner Struktur aus einer einzigen Atomlage Kohlenstoff besteht. Dabei sind Graphen-Flächeneinkristalle innerhalb der Graphenflächen mit ca. 1020 GPa (ein GPa sind einemiliarde PA Ein Pascal (Pa) ist die abgeleitete SI-Einheit für Druck, Spannung,
Youngscher Modul und Bruchwiderstand) außerordentlich stabil und zum Transport und/oder Speicherung geladener Teilchen optimal geeignet. Bei der vorlegenden Dispersion wird Graphen in der zuvor beschriebenen Beschaffenheit in eine Emulsion und/oder Dispersion aus Bindemittel – wie zum Beispiel Acrylat/Acrylharz, wie: Styrolacrylat, Reinacrylat oder Polyvinylacetat (PVAC) – und einem protischen oder organischen Lösungsmittel wie zum Beispiel Wasser oder Ethanol oder anderen Alkoholen eingearbeitet. Durch die besonders hohe Zugfestigkeit des verwendeten Graphen von bis zu 1,25×1011 N/mm2 (Newton pro Quadratmillimeter) werden Stränge (beziehungsweise länglich-flache Cluster-Ketten (siehe Fig.2 (6)) von etwa 0,3µm-5µm Länge, sowie 0,1µm bis 1µm Breite und einer Dicke von 1nm bis 50nm aus Graphen erzeugt, welche innerhalb der Bindemittel Emulsion/-Dispersion ein Graphenketten-Geflecht (siehe Fig.2 (7)) bilden, welches sich durch die gesamte BindemittelEmulsion/-Dispersion erstreckt. Diese so beschaffene Bindemittel-Emulsion/-Dispersion ersetzt nun das üblicherweise in der Produktion von Abschirmfarben / Beschichtungsstoffen und elektrischleitender und elektrisch-kapazitiver (elektrische Ladung speichernd) sowie hochfrequente Strahlung reflektierender Anstriche/Beschichtungen und/oder Emulsionen verwendete Bindemittel, aus ausschließlich einfachen Polymeren.
Das entstandene Geflecht (siehe Fig.2 (7)) (Graphengeflecht) bildet somit innerhalb der Bindemittel-Emulsion/-Dispersion elektrisch-leitende, elektrisch-kapazitive (elektrische Ladung speichernde) – sowie hochfrequente Strahlung reflektierende – Brücken Graphenbrücken (siehe Fig. 2 (6),(7)) – zwischen den später zugesetzten/hinzugemischten metallischen Partikeln und/oder Kohlenstoff-Partikeln und/oder Kohlenstofffasern. Diese Brücken (Graphenbrücken) sind auf Grund des geringen elektrischen Widerstandes von Graphen – welcher bei durchschnittlich 31Ω·m (Ohmmeter) liegt – besonders geeignet, um die gewünschten Eigenschaften der Bindemittel-Emulsion/-Dispersion zu realisieren.

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