Projektdaten

---

Mikrofluidische Synthese von Multiskalen-Polymer-Komposit-Partikeln

---

Das Vorhaben verfolgt 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. Kontinuierliche Mikrodurchflussverfahren sollen dabei zum Einsatz kommen, um zum einen Multi-Domänen-Polymermikropatrikel herzustellen, zum anderen die einzubauenden organischen und anorgani-schen Nanopartikel mit wohldefinierten Geometrien, Zusammensetzungen und engster Größenverteilung zu präparieren. Optimale lokale Bedingungen für die chemischen Reaktionen während der Nukleation und des Wachstums der anorganischen Nanopartikel sollen durch Mikroreaktor-Anordnungen erreicht werden, die die spezifischen Vorteile der Mikroreaktionstechnik wie schnelle Massen- und Wärmeübertragung nutzen. Die Komposit-Mikropartikel werden nach Vernetzung von Multidomänentropfen bzw. Mikrofluidsegmenten durch thermische oder photochemische Polymerisation der Matrix innerhalb von Mikrokapillaren bzw. Mikrokanalreaktoren erhalten. Die erforderliche Regularität wird durch die hochreproduzierbare Fluiddynamik bei der Generierung und dem Transport von Mikrofluidsegmenten und Tropfen, durch Cross-Flow, Co-Flow und Flow-Fokussing-Anordnungen erreicht. Um eine effektive Bindung zwischen den Nanopartikeln und der Polymermatrix zu erzielen, werden sowohl die Polymermatrix als auch die Oberflächen der Nano-partikel funktionalisiert.Neben der Präparation von Kompositpartikel besteht das Hauptanliegen des Projektes in der Syn-these von Mikropartikeln mit hierarchisch organisierten Domänen ("nested internal substructures"), die jeweils kleinere Untereinheiten integrieren. Dafür sollen Sätze der kleinsten Partikel (Nanopartikel im Größenbereich zwischen etwa 4 und 150 nm) in Partikel im Submikrometerbereich (etwa 150 bis 500 nm) eingelagert werden und diese wiederum in größere Partikel (Mikropartikel mit Durchmessern von etwa 50 bis 800 µm). Auf diese Weise soll es möglich werden, zusammengesetzte Mikropartikel mit zwei, drei und vier Organisationsebenen zu erzeugen. Ziel des Forschungsvorhabens ist es zu zeigen, dass unterschiedliche Typen solcher Partikel sich mit einer allgemeinen Strategie auf der Basis kontinuierlicher Mikrodurchflussprozesse erzeugen lassen, wenn die passenden mikroreaktionstechnischen Anordnungen und Methoden zum Einsatz kommen und dass auf diese Weise völlig neue Typen von Kompositmaterialien zugänglich werden.