KANON
Kapillaren unterstütze Optische Nanodetektion für Kolloid und Grenzflächenforschung
Wechselwirkungen von Nanopartikeln für industrielle Fertigungsprozesse
Partikel-Partikel-Wechselwirkungen spielen eine wichtige Rolle im Verständnis grundlegender Mechanismen in der Nanotoxikologie. Dieses gilt insbesondere für industrielle Fertigungsprozesse, z.B. in der Lebensmittel-, Farb- oder Beschichtungsindustrie. Hier werden Dispersionen, d.h. Mischungen von Flüssigkeiten und Partikeln, verarbeitet. Bekannte Beispiele für Dispersionen sind Milch oder Druckfarbe. Bis heute fehlen jedoch Prozessmodelle, die die Kräfte zwischen den Mikro- und Nanopartikeln, die innerhalb der Dispersionen auftreten, beschreiben. Bestehende Probleme können bisher nur empirisch durch teure großindustrielle Feldversuche mit hohem Energieaufwand untersucht werden. Es ist deshalb eine Herausforderung, die grundlegenden Wechselwirkungsmechanismen zu studieren und damit den Ressourcenaufwand signifikant zu reduzieren.
Schneller und sensitiver optischer Kraftsensor für mikroskopisch kleine Partikel
In der modernen Druck- und Lackierindustrie geht der Trend vom klassischen Offsetdruck zum Digitaldruck mit Flüssigtoner. Im Rahmen des Projektes sollen Toner in flüssiger Form in der modernen Druck- und Lackierindustrie beispielhaft untersucht werden. Die Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Tonern bzw. zwischen Toner und Substrat sind wesentlich für die Qualität des Druckprozesses, jedoch bis heute nicht hinreichend verstanden. Eine wesentliche Rolle beim Druckprozess spielen die Haftkräfte und eine möglichst gute Verteilung der Nanopartikel im Toner. Um die Wechselwirkung und die Verteilung der Partikel messen zu können, wird ein schneller und sensitiver optischer Kraftsensor auf Basis einer optischen Pinzette eingesetzt. Die wissenschaftliche Aufgabe besteht darin, Toner-Toner- Wechselwirkungen sowie Toner-Substrat-Wechselwirkungen unter den Randbedingungen des Druckprozesses in der Flüssigkeit zu studieren.
Im Rahmen des KANON-Projektes haben sich mit den drei Partnern Molecular Machines & Industries aus Eching, der Universität Erlangen-Nürnberg und der BASF AG aus Ludwigshafen ein mittelständisches Technologie-Unternehmen, ein führendes Forschungsinstitut und ein Großunternehmen zusammengetan, um einen schnellen und sensitiven optischer Kraftsensor zu entwickeln. Die Forscher erhalten neue Möglichkeiten, schnell ablaufende Prozesse im Mikro- und Nanobereich zu studieren. Durch die direkte und kalibrierte Kräftemessung von Partikelwechselwirkungen bei industrierelevanten Fertigungsprozessen eröffnet sich ein breites Einsatzfeld bei volkswirtschaftlich bedeutenden
Themen. Im Bereich von Lebensmitteln, Farben, Kosmetik, Nanomaterialien oder auch Verbundwerkstoffen wird so eine zielgerichtete, kostengünstige und energieeffiziente Entwicklungsarbeit für die Industrie ermöglicht.
