Fiber - Faser der Zukunft Spinner

Projekt: Foschungsprojekt

Projektdetails

Beschreibung

Tropfen in eine flüssige kontinuierliche Phase in Form einer Emulsion einzubringen, mit einer regelmäßigen räumlichen Anordnung monodisperser Tropfen, ist aktuell nur schwer realisierbar. Bestehende Ansätze versuchen dies, indem sie die kontinuierliche Phase durch Rohre oder Kanäle leiten, was jedoch die Bildung von Fasern verhindert. Obwohl Nanofasern mit einer Kern-Schale-Struktur unter Einsatz des Elektrospinnverfahrens hergestellt werden können, ist es nicht möglich eine regelmäßige Anordnung von Einschlüssen und eingebetteten Objekten zu erzeugen (siehe z.B. Md. Fazley Elahi et al., Journal of Bioengineering & Biomedical Sciences 2013, Vol. 3, 1000121). Darüber hinaus weisen diese Fasern meist keine zylindrische Form auf, sondern Verengungen zwischen den eingebetteten Objekten sind das Ergebnis, was für einige industrielle Anwendungen von Nachteil sein kann. Die vorliegende Erfindung überwindet die oben genannten Probleme und stellt ein Verfahren vor, dass zur Herstellung regelmäßig angeordneter Tropfen in einem kontinuierlichen Flüssigkeitsstrahl dient, wobei Tropfen und Strahl aus verschiedenen unterschiedlichen Flüssigkeiten bestehen. Ein kontinuierlicher Strahl und ein regelmäßiger Tropfenstrom kollidieren auf einer gemeinsamen Ebene liegend und produzieren so die regelmäßige Anordnung der Tropfen eingebettet im kontinuierlichen Strahl. Das Funktionieren des Konzepts wurde auf Labormaßstab getestet und geprüft, wobei erfolgreich solche flüssigen Strukturen hergestellt wurden (siehe Planchette et al. Phys. Rev. Fluid 2018, Vol. 3, 0936). In weiterer Folge ermöglicht dieses Verfahren ferner, durch das Aushärten des resultierenden Flüssigkeitstrahls nach dem Tropfeneinschluss, die anschließende Herstellung von Fasern, insbesondere von zylindrischen Fasern mit regelmäßig angeordneten eingekapselten Objekten. Eine Aushärtung wurde ebenfalls im Labormaßstab an einfachen kontinuierlichen Strahlen unter Verwendung eines Sol-Gel-Übergangs erfolgreich erprobt (siehe auch C. W. Visser et al. Science Advances 2018, Vol. 4), wodurch feste Fasern erzeugt werden konnten. Der Zweck des Prototyps besteht somit darin, in einer einzigen Vorrichtung (i) die Erzeugung eines kontinuierlichen Strahls mit regelmäßig eingebetteten monodispersen Tropfen zu realisieren, (ii) diesen Strahl anschließend auszuhärten und (iii) die resultierenden zylindrischen Fasern aufzunehmen, wobei alle Einzelschritte geeignet kontrolliert und überwacht werden.
StatusLaufend
Tatsächlicher Beginn/ -es Ende1/09/2031/10/21