Projektdaten

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Mikrofluidische Synthese von Multiskalen-Polymer-Komposit-Partikeln

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Das Gesamt-Vorhaben hat das Ziel, eine allgemeine Strategie für die Synthese von Multiskalen-Polymer-Kompositpartikeln zu entwickeln, in denen anorganische und organische Nanopartikeln in spezielle Domänen von Polymermikropartikeln eingebaut werden. Solche Partikel könnten in Zukunft z.B. als Mikromarker, als primäre Mikrotransducer und als Kombinationskatalysatoren Anwendung finden. Im Fortsetzungszeitraum sollen die erfolgreichen Schritte zum Aufbau von zusammengesetzten Partikeln mit zwei und drei Organisationsniveaus auf bis zu fünf Organisationsniveaus übertragen werden. Dabei sollen wiederum kontinuierliche Mikrodurchflussverfahren zum Einsatz kommen. Diese dienen zum einen dazu, Multi-Domänen-Polymermikropartikel herzustellen, zum anderen die einzubauenden organischen und anorganischen Nanopartikel mit wohldefinierten Geometrien, Zusammensetzungen und engster Größenverteilung zu präparieren. Die Komposit-Mikropartikel werden nach Vernetzung von Multidomänentropfen bzw. Mikrofluidsegmenten vorzugsweise durch photochemische Polymerisation der Matrix innerhalb von Mikrokapillaren bzw. Mikrokanalreaktoren erhalten. Die erforderliche Regularität wird durch die hochreproduzierbare Fluiddynamik bei der Generierung und den Transport von Mikrofluidsegmenten und Tropfen, durch Cross-Flow, Co-Flow und Flow-Fokussing-Anordnungen erreicht. Die Oberflächenkopplung von Molekülionen, die gezielte Reduktion von Oberflächenladungen und die Überkompensation von Ladungen durch Bindung von antagonistisch geladenen polyionischen Molekülen werden eingesetzt, um eine gesteuerte Aggregation einer begrenzten Anzahl von Partikeln zu größeren Partikeln zu erreichen. Ziel des Forschungsvorhabens ist es zu zeigen, dass sich hierarchisch auf-gebaute Partikel unterschiedlicher Zusammensetzung auf der Grundlage einer allgemeinen Strategie auf Basis kontinuierlicher Mikrodurchflussprozesse erzeugen lassen. Die Synthesen sollen auch demonstrieren, dass mikroreaktionstechnischen Anordnungen und Methoden gut geeignet sind, um völlig neue Typen von Kompositmaterialien zu erzeugen. Damit soll ein wichtiger Beitrag zum bottom-up-Konzept und zur Nutzung der Möglichkeiten der großen kombinatorischen Vielfalt für zusammengesetzte Partikel im Nano- und Mikrometerbereich geleistet werden.