AiF-FV-Nummer 19900 BG

Entwicklung einer modularen Wasch- und Aktivierungseinheit mit Reagenzeindüsung in AC/DC-Plasmen zur Inline-Funktionalisierung und direkten Nassabscheidung von Nanopartikeln aus der Gasphasensynthese für stabile, prozessierbare Suspensionen


Status & Laufzeit

Laufend: 01.01.2018 bis 30.06.2020

Forschungsstellen

  • Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V.
    Bliersheimer Str. 60, 47229 Duisburg
    http://www.iuta.de

  • Universität Duisburg-Essen Fakultät Ingenieurwissenschaften Institut für Verbrennung und Gasdynamik Verbrennung und Gasdynamik
    Lotharstr. 1, 47048 Duisburg
    http://www.vug.uni-duisburg.de

  • BTU Cottbus Lehrstuhl Mechanische Verfahrenstechnik
    Chausseestr. 2, Haus 4/3, 03046 Cottbus
    http://www.b-tu.de/fg-mvt/

Zusammenfassung

Hochspezifische partikuläre Nanomaterialien (NM) aus der Gasphase sind für zahlreiche ressourcenschonende und energieeffiziente Anwendungen hervorragend geeignet. Die hohe spezifische Oberfläche von NM bietet vielfältige Möglichkeiten, die Partikeleigenschaften durch Funktionalisierung für die Weiterverarbeitung von Nanopartikeln zu Funktionsmaterialien zu verändern. Die Erforschung der Prozessierbarkeit sowohl unbehandelter als auch funktionalisierter NM ist daher notwendige Grundlage für die Entwicklung innovativer Verfahren und Produkte auf Basis nanopartikulärer Funktionsmaterialien. Für viele Anwendungen sind mittlere Materialmengen (im kg Maßstab) mit genau definierten Eigenschaften notwendig. Insbesondere bei der Herstellung im kg-Maßstab kann eine wirtschaftliche Umsetzung nur erreicht werden, wenn Zielmaterial, Art der Funktionalisierung und Dispersionsflüssigkeit je nach Anwendung beeinflussbar sind. Eine derartige flexible und maßgeschneiderte Produktion ist wirtschaftlich nur im mittleren Größenmaßstab durch KMU durchführbar. Ziel des Vorhabens ist es daher, einen modular aufgebauten, flexiblen Prozess (Wasch- und Aktivierungseinheit mit Reagenzeindüsung im AC/DC-Plasma (WARP)) im Pilotmaßstab zu entwickeln, der die direkte Herstellung stabiler Dispersionen auf Basis von hochspezifischen, aus der Gasphasensynthese hergestellten Partikeln ermöglicht. Dabei soll zur Einstellung der Oberflächeneigenschaften insbesondere von der Inline-Funktionalisierung Gebrauch gemacht werden. Der geschlossenen Prozess bietet maximale Sicherheit, so dass insbesondere KMU für den Betrieb befähigt werden ohne weitreichende infrastrukturelle Maßnahmen ergreifen zu müssen. Exemplarisch wird im Rahmen dieses Vorhabens TiO2 ausgewählt, da dies bereits heute großtechnisch für die verschiedensten Anwendungen mit hydrophoben Funktionalisierungen ausgestattet wird und sich daher als Modell- und Vergleichssubstanz besonders gut eignet.

Förderhinweis

Das Forschungsvorhaben der Forschungsvereinigung Umwelttechnik wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.