Carbon – Werkstoff der Zukunft

Die von den Kursleitern Herrn Wutz und Herrn Jäger organisierte Exkursion führte die Schülerinnen und Schüler der Chemiekurse Q11 und Q12 ins Textil- und Industriemuseum Augsburg zur Sonderausstellung „Carbon – Werkstoff der Zukunft“.

Dort angekommen wurden sie von einem fachkundigen Führer zu den verschiedenen Stationen und Exponaten ausführlich unterrichtet. An einigen Stationen ließen sich die Eigenschaften von Carbon wie die Festigkeit oder Zugfestigkeit testen. Besonders große Freude hatten die Schüler an einem Versuch, bei dem es galt, einen dünnen Carbon-„Strick“ mit Hilfe von reiner Muskelkraft zu zerreißen, was erwartungsgemäß keinem gelang.

Carbon (besser carbonfaserverstärkter Kunststoff, CFK) ist ein Verbundwerkstoff aus Carbonfasern, die in einem aufwändigen Verfahren durch Streckung und Pyrolyse von Kunststofffasern (Polyacrylnitril) hergestellt werden, und Epoxidharzen als Matrix, was ihm seine herausragenden Eigenschaften und damit die vielseitige Einsetzbarkeit in der Industrie verleiht. Die nur 5 – 10 µm dicken Fasern werden dazu wie in der Textilindustrie gesponnen, maschinell zu Matten gewebt oder geflochten und anschließend harzgetränkt zu den fertigen Bauteilen „gebacken“.

Carbon zeichnet sich besonders durch seine sehr große mechanische Festigkeit und Steifigkeit aus, zudem ist es sehr leicht. Dazu kommen Eigenschaften wie seine gute elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie seine extreme Resistenz gegenüber Korrosion und aggressiven Chemikalien, Ermüdung und Alterung.

Aufgrund dieser Eigenschaften wachsen die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten, so wird CFK häufig im Automobilbau (Elektrofahrzeuge), in der Raumfahrt oder dem Flugzeugbau verwendet, weil es wegen seines geringen Gewichts auch energieeffizienter ist als herkömmliche Bauelemente wie Stahl oder Aluminium. Außerdem eröffnet der Werkstoff Carbon neue Möglichkeiten im Design, Architektur (Carbon-Beton), Medizin- und Umwelttechnik sowie in der Sportgeräteherstellung. Allerdings beläuft sich momentan der Preis von Produkten, die Carbon enthalten, häufig jenseits dessen, was sich ein Otto-Normal-Verbraucher leisten kann oder will.

Sicher sind die Anwendungsmöglichkeiten bei Weitem noch nicht ausgeschöpft, und man darf gespannt sein, welche innovativen Produkte die Carbon-Industrie noch auf den Markt bringen wird. Außer Acht lassen darf man beim aktuellen Carbon-Hype aber auf keinen Fall die Frage der Wiederverwertbarkeit. So gibt es aktuell noch kein echtes Recycling, bestenfalls ein Downcycling zu minderwertigem Sekundärcarbon.

Pascal Daum/Franz Wutz