Nanopartikel auf Wasserbasis herstellen
Nanopartikel sind in Farben für Fahrzeugarmaturen, hydrophoben Beschichtungen für selbstreinigendes Glas, elektrooptischen Materialien in der Photovoltaik und sogar bioverträglichen und antimikrobiellen Materialien für künstliche Gliedmaßen und die medizinische Bildgebung zu finden. Die Nanotechnologie ist ein schnell wachsender Markt und in Voraussagen bis 2020 schätzt man, dass der Industriezweig global auf über 70 Milliarden EUR wachsen wird. Angesichts dieses Umfangs und der ökonomischen Bedeutung der Nanomaterialien für die Wirtschaft finanziert die EU wegbereitende Forschung, um deren Produktion schneller, zuverlässiger, sicherer und umweltfreundlicher zu gestalten. Das Projekt SHYMAN (Sustainable hydrothermal manufacturing of nanomaterials) entwickelte ein zukunftsweisendes Design, das die Art und Weise verändert, wie Nanomaterialien hergestellt werden. In dem Reaktor kreist hydrothermisches Wasser (unter hohem Druck, bei hoher Temperatur) in einem kontinuierlichen Strömungsschema, was im direkten Kontrast zu den konventionellen trockenen Bottom-up-Technologien steht. Resultat ist eine effiziente Vermischung und gleichmäßige Nanopartikelgröße, ohne dass gefährliche Lösungsmittel eingesetzt werden müssen. Zudem wird das Wasser recycelt. Der neue SHYMAN-Reaktor, der jährlich nahezu 1 000 Tonnen Nanopartikel produziert, sollte in den kommenden Jahren die größte kontinuierlich arbeitende hydrothermale Anlage der Welt bleiben. Dort können hochwertige Nanomaterialien hergestellt werden, so etwa Metalle, Metalloxide, Hydroxide, Carbonate und Sulfide sowie komplexere nanoporöse Materialien wie zum Beispiel metallorganische Gerüstverbindungen. Unter Einsatz der kontinuierlichen hydrothermalen Synthese kann der Reaktor für jeden Anwendungszweck das optimale Produkt herstellen. Die Projektpartner demonstrierten die Effizienz des Prozesses, indem eine Palette von Produkten für sieben verschiedene Anwendungen hergestellt wurden. Nano-Hydroxyapatit wurde in Bezug auf sein Potenzial zur Herstellung von synthetischen Knochentransplantaten getestet, Sulfidmaterialien dienten als Schmiermittel, Metalle wurden in gedruckter Elektronik als Substrate eingesetzt, um den Wirkungsgrad von organischen photovoltaischen Zellen zu steigern. Zudem wurden neuartige Nanomaterialien mit photolumineszierenden Eigenschaften in Autoscheinwerfern erprobt und anorganische Nanomaterialien wurden zur Steigerung von Hydrophobie für selbstreinigende Oberflächen verwendet. Die neue Anlage wird die EU an die Spitze einer Technologie bringen, die das Gesicht des Nanomaterialsektors, der viele Milliarden Euro wert ist, verändern wird. Die neue wasserbasierte Produktion von Nanopartikeln wird die industrielle Welt zu einer neuen Generation von Werkstoffen hinführen.
Schlüsselbegriffe
Nanopartikel, nachhaltig, Nanomaterialien, SHYMAN, hydrothermal
