Topstories

(advertentie)

Nanotechnologie zal de wereld wellicht nog meer gaan veranderen dan het internet gedaan heeft, en grote kans dat de vezels van de hennepplant daarbij een belangrijke rol gaan spelen. Het blijkt namelijk minstens net zo sterk, licht en dun als grafeen, maar kost slechts een fractie van de prijs. 

Grafeen is een enkellaagsvlak van koolstofatomen. Het kan voorgesteld worden als een vlak bijenraat of kippengaas met de dikte van slechts één atoom. Het materiaal heeft veel oppervlakte en geleid supergoed en daardoor ideaal om te gebruiken als elektrodes in superbatterijen die enorme hoeveelheden stroom kunnen leveren. Het probleem met grafeen is alleen dat het duur is om te produceren. Volgens David Mitlin, onderzoeker aan de universiteit van Alberta, kost het zo’n 40 dollar om alleen al een kilo van de grondstof voor het spul te produceren. En daar kan ons geliefde plantje van pas komen.

Mitlin had namelijk het vermoeden dat de vezels van de hennepplant wel eens sterk genoeg zouden kunnen zijn om een grafeen achtig nanomateriaal van te kunnen maken. Het bleek dat ze met behulp van hennepvezels een nanomateriaal kunnen maken dat net zo dun, sterk en licht is als grafeen, maar slechts een fractie van de prijs kost om te produceren.

Snel en goedkoop

Hennep is relatief goedkoop, het groeit zeer snel in zowat elk klimaat en behoeft geen meststoffen of pesticiden. Mitlin en zijn collega’s focusten zich voornamelijk op de bast van de plant. “Hennepbast is een nanocomposiet dat bestaat uit laagjes lignine, hemicellulose en crystalline cellulose,” zegt Mitlin. “Als je het op de juiste manier verwerkt, scheidt het zich in nanosheets vergelijkbaar met grafeen.”

De onderzoekers uit Alberta beginnen het proces met het verhitten van de hennepbast, 24 uur op een temperatuur van 180 graden. De lignine en hemicellulose breken dan af en de crystalline cellulose begint te carboniseren. Vervolgens behandelen de onderzoekers het gecarboniseerde spul met kaliumhydroxide en voeren de temperatuur op naar zo’n 800 graden. Hierdoor scheid het materiaal zich in dunne nanosheets met poriën van 2 tot 5 nanometer in diameter. De dunne poreuze sheets zorgen ervoor dat elektrische ladingen er razendsnel doorheen kunnen, wat cruciaal is voor een supercondensator.

De hennep-supercapacitor kan veel meer energie leveren dan een supercapacitor van grafeen

Het team bouwde met de nanosheets een supercapacitor (een energiecel die in korte tijd zeer grote hoeveelheden energie kan opslaan en vrijgeven). De allerbeste eigenschap van deze supercapacitor is volgens Mitlin, dat het veel meer energie kan leveren dan een supercapacitor van grafeen, namelijk 49 kW per kilo in plaats van 17 (bij een temperatuur van 60 graden).

Bron: cen.acs.org

(advertentie)