Nanotechnologie

Nanopelz

Wasser-Öl-Trennung mit Nano-Pelz-Strukturen

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motivation

Bereits ein Tropfen Öl macht 600 Liter Trinkwasser ungenießbar. Dieser Fakt ist sogar eine Frage in der Führerscheinprüfung. Trotzdem gibt es heute noch keine wirklich wirtschaftliche Technologie, die Öl und Wasser im großen Maßstab voneinander trennen kann. Die nanostrukturierten Plastikfolien, die am IMT entwickelt werden, können zur Öl-Wasser Separation für dieses Problem die Lösung sein. Es wäre denkbar, beispielsweise einen Adhäsion-Skimmer (Oberflächenabsauger) mit dem Nanopelz effizienter zu gestalten. Auch andere Skimmer-Arten könnten durch hydrophobe und lipophile Strukturen entscheidend verbessert werden.

 

Um das Potential der Technologie ausnutzen zu können, muss das Projekt in ganz unterschiedliche Richtungen weitergedacht werden. Den Fertigungsprozess der Nano-Strukturen zu verbessern, die Technologie für den konventionellen Einsatz vorzubereiten und Marktchancen zu evaluieren sind Aufgaben für das Team von Dr. Hendrik Hölscher.

technologie

Das am IMT entwickelte Verfahren zur Herstellung von Nanostrukturen, die hydrophobe (wasserabweisende) und lipophile (fettanziehende) Eigenschaften besitzen, zeichnet sich durch seine Einfachheit aus. Die damit verbundenen geringen Produktionskosten begünstigen ein großes Anwendungspotential solcher Strukturen.

 

Zunächst wird der benötigte Formeinsatz durch Sandstrahlen zweier Stahlplatten hergestellt, wobei beide Platten getrennt beheizbar sind. Im Umformungsschritt wird eine Folie aus Polycarbonat in den Formeinsatz gelegt. Die obere Platte wird erhitzt und wie ein Stempel auf die Folie gedrückt, sodass das Polymer zumindest partiell in die durch das Standstrahlen angeraute Oberfläche der Formeinsatzplatte eindringt. Es wird dabei nicht die gesamte Folie erwärmt, sondern nur die Oberfläche des Polymers. Wird der noch heiße Stempel wieder auseinander gezogen, bilden sich auf der angeschmolzenen Oberfläche des Polymers eine kraterartige Struktur mit feinen Nanohärchen.

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Das Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT) verfügt über eine in vielen Jahren gewonnene Expertise hinsichtlich der Strukturierung zahlreicher polymerer Werkstoffe und ausgewählter Metalle (insbesondere von Gold und Nickel) bis hinab in den Nanometerbereich. Unsere Technologien umfassen lithographische Strukturierungsverfahren (Elektronenstrahllithographie, Röntgentiefenlithographie und UV-Lithographie) und Replikationsverfahren (Heißprägen, Thermoformen und NanoImprint).

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unser Ansprechpartner:

Dr. Hendrik Hölscher

Technology Readiness Level:

Versuchsaufbau im Labor (4)

Website:

imt.kit.edu