Die US Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) untersucht nunmehr fieberhaft die Eigenschaften von Graphen.

Was steckt hinter diesen „hektisch“ anmutenden Bestrebungen?

Graphen

Graphen ist das dünnste, stärkste und leitfähigste Material der Welt. Es wird beispielsweise in Flugzeuge integriert, um leichtere, stärkere und kraftstoffeffizientere Konstruktionen zu ermöglichen.
Durch die Verstärkung von Kohlefaserverbundstoffen und die Verbesserung der Schutzbeschichtungen kann das Gewicht reduzieret, die Enteisungsfunktionen unterstützt und die Luftqualität im Innenraum verbessert werden.

Für das US-Militär, das Luftstreitkräfte selbst über den weiten Pazifik „versenden“ will, sind diese Eigenschaften besonders attraktiv.

Was sucht DARPA eigentlich?

DARPA untersucht dabei, wie Graphen heute produziert wird und wie fortschrittlich die aktuellen Herstellungsmethoden sind. Wie man dabei Festigkeit, Steifigkeit und Flexibilität erhöhen und gleichzeitig das Gewicht in Luft- und Raumfahrtstrukturen reduzieren kann. Auch wie es bei der Konstruktion und Herstellung von tragenden Strukturen eingesetzt werden kann, einschließlich Flugkörpern, Rumpf, Flügeln und Innenrahmen ist dabei von Interesse.

Weiters gilt die Forschung dem Interesse, ob es einen bedeutenden Vorteil gegenüber Carbonfaser- und Metallstrukturen bietet. Die Kosten für die Herstellung von Aerostrukturen, die Graphen enthalten, sowie Möglichkeiten, die Größe und Herstellbarkeit von Graphen-Platten zu erhöhen.

China „kann“ das bereits seit Jahren

China beherrscht jedoch mittlerweile mehr als 40 % des weltweiten Graphen-Marktes und ist der weltweit größte Produzent und Verbraucher des Materials.
Es integriert aktiv Graphen sowohl in zivile als auch militärische Technologien und strebt Fortschritte in den Bereichen Tarnkappen, Wärmeschutz, Energiespeicherung und Verbundwerkstoffe an.

Beispiele dafür sind wie folgt.

Forscher der Peking-Universität und der Harbin Engineering University haben bereits ultradünne (0,1 mm) Graphen basierte radarabsorbierende Beschichtungen entwickelt.
Chinesische Batteriehersteller und Forschungsinstitute haben graphenverstärkte Lithiumbatterien eingeführt, die schnelleres Laden und eine längere Lebensdauer für Drohnen und Luftfahrtanwendungen ermöglichen. So hat Jinghong beispielsweise Schwerlastdrohnen beworben, die auf proprietärer Graphen-Kohlenstoff-Verbundtechnologie basieren.

Die Zhejiang-Universität hat ein ultrawiderstandsfähiges Aerogel entwickelt, das graphenbasierte Techniken verwendet, um extremer aerodynamischer Hitze in Raumflugzeugen und Raketen standzuhalten. Chinesische Forscher integrieren Graphen in Verbundwerkstoffe, um leichtere und widerstandsfähigere Flugkörper zu schaffen. Das Beijing Institute of Aeronautical Materials (BIAM) konzentriert sich auf die Herstellung von Graphen verstärkten Aluminiummatrix-Verbundwerkstoffen

Das Rennen China gegen die USA

Das Pentagon hat Berichten zu Folge in den letzten Jahren über 120 Millionen Dollar für graphenbezogene Technologie ausgegeben, doch China übertrifft diese Leistung bei Weitem, auf Grund von:

Massiver Produktions- und Lieferkettendominanz

Militärisch-ziviler Fusion, oder „Dual-Tech“-Strategie, wie auch

Zustandsgesteuerter Geschwindigkeit und Lautstärke

Das Pentagon scheint einmal mehr auch dieses Rennen für Flugzeuge der sechsten Generation in „Richtung“ China verloren zu haben. Das Verlieren des Graphen-Rennens würde allerdings bedeuten, in der Luft- und Raumfahrttechnologie noch weiter zurückzufallen. Die US-Produktion steht nun vor massiven Herausforderungen sowohl durch bürokratische Hürden, verzögerte Finanzierung, den aktuellen Fokus auf KI, wie auch Herausforderungen im Bereich der inländischen Fertigung.

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