Vom Detailverständnis zum Industriemaßstab

Viele Materialien offenbaren neue, vielversprechende Eigenschaften, wenn man sie nanostrukturiert, sie also aus winzigen Partikeln aufbaut. Ein Weg dazu ist die Sprayflammensynthese, mit der sich eine große Vielfalt von Materialien herstellen lässt. Das im Labor bereits etablierte Verfahren reif für den industriellen Maßstab zu machen, ist ein Ziel des Schwerpunktprogramms (SPP) 1980 unter der Koordination des Center for Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen (UDE). Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert das Programm für weitere drei Jahre mit rund 7,5 Mio. Euro.

Seit 2017 arbeiten die Projektpartner unter der Koordination von UDE-Professor Dr. Christof Schulz daran, die zugrundeliegenden Prozesse der Sprayflammensynthese zu verstehen. Mit diesem Wissen lassen sich Alternativen für teure Spezialchemikalien und Lösungsmittel finden und die benötigten Syntheseanlagen passgenau designen. Erst dann ist das Verfahren attraktiv für den größer dimensionierten Einsatz in der Industrie und die Erzeugung von Materialien, zum Beispiel für Batterien, Katalysatoren oder Gassensoren.

Auf erarbeitetes Wissen aufbauen

Jetzt, in der zweiten Förderphase, nehmen wir weitere Fragestellungen in den Fokus: Wie lassen sich die Prozesse auf Industriemaßstäbe übertragen? Wodurch lassen sich teure oder giftige Rohstoffe ersetzen und welches Produktspektrum ist überhaupt möglich? Zu diesem Zweck nutzen die Wissenschaftler weiterhin den eigens entwickelten Standardbrenner SpraySyn, an dessen standardisiertem Aufbau die Sprayflammensynthese von Nanopartikeln detailliert untersucht wird. Aus den Ergebnissen lassen sich Simulationsverfahren entwickeln, die beim Übertrag vom Labor- in den Produktionsmaßstab helfen. Eine Datenbank dokumentiert nicht nur die Ergebnisse aller Projektbeteiligten, sondern dient auch über das SPP hinaus dazu, das Prozessverständnis zu dokumentieren und weiterzuentwickeln.

An acht von 19 Projekten des SPP 1980 Nanopartikelsynthese in Sprayflammen, SpraySyn: Messung, Simulation, Prozesse ist die UDE maßgeblich beteiligt. Deren Nanopartikel-Syntheseanlage im NanoEnergieTechnikZentrum (NETZ) schließt die Lücke zwischen Labormaßstab und industrieller Produktion. Zusätzlich steht allen Projektpartnern ein gemeinsames Zentrallabor für laseroptische Untersuchungen im NETZ zur Verfügung.

https://www.uni-due.de/spp1980