Verbesserte kohlenstoffhaltige Nanofüllstoffe durch weniger Klumpung
Von extrem kleinen Partikeln bestimmter Materialien ist bekannt, dass sie in einigen Fällen sehr viel andere Eigenschaften als in massiver Form aufweisen. Bei diesen Nanopartikeln ist wenigstens ein Maß (Länge, Breite oder Höhe) in der Größenordnung von Nanometern (nm), wobei ein nm einem Milliardstel Meter entspricht. Das ist die Größenordnung einzelner Moleküle! Ein Beispiel sind Silber-Nanopartikel. Es handelt sich hierbei um Agenzien mit einer antimikrobiellen Wirkung, wobei Letztere in Silberaggregaten verloren zu gehen scheint. wissenschaftler, die an dem EU-finanzierten Projekt "High aspect ratio carbon-based nanocomposites" (HARCANA) arbeiten, untersuchten Kohlenstoff-Nanopartikel (CNPs), eine der am besten untersuchten Klassen von Nanomaterialien. Zu den CNPs zählen Kohlenstoff-Nanoröhren (CNTs), Kohlenstoff-Nanofasern (CNFs) und Kohlenstoff-Nanoschichten (CNSs) oder Blähgraphit. Ein Gebiet, auf dem derzeit geforscht wird, ist das Einbringen von CNPs als Füllstoffe (Nanofüllstoffe) in Polymere, um Nanokomposite herzustellen. Eine der technischen Schwierigkeiten hierbei ist die Klumpung oder Agglomeration; wie bereits erwähnt, können sich dadurch die Eigenschaften signifikant verändern. die am Harcana-Projekt beteiligten Wissenschaftler erforschten Techniken zur Lösung dieses Problems. Man untersuchte Methoden zur Steuerung der räumlichen Organisation im Nanomaßstab bei CNPs in Blockpolymeren, Polymerschaumstoffen und Dünnschichtpolymeren (Membranen) bei Anwendung verfügbarer industrieller Prozesse. Im Fokus stand die Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit und der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit. Von den Harcana-Partnern wurden sowohl experimentelle Verfahren als auch Modellierungen eingesetzt. Dabei handelte es sich unter anderem um wichtige Untersuchungen zur Toxizität für menschliche Zellen, sowohl im Zusammenhang mit Anwendungen in der Neurobiologie als auch mit industriellen Verfahren und Fragestellungen der Sicherheit am Arbeitsplatz. die Forschungstätigkeit im Rahmen des Harcana-Projekts ermöglichte die Entwicklung neuer Verfahren zur Erzeugung von Nanokompositen mit einer geringeren Agglomeration bei Verwendung von CNPs. Als Ergebnis wurden zwei Patente eingereicht, und es wurden die Richtungen der weiteren Forschungsarbeiten herausgearbeitet. Harcana leistete einen wichtigen Beitrag zum wissenschaftlichen Verständnis von CNPs als polymere Matrix-Füllstoffe und verbesserte das technologische Potenzial dieser Materialien für zukünftige Anwendungen. Die Arbeit wurde in zahlreichen Fachzeitschriften veröffentlicht und trug zu neun Doktorarbeiten bei.
