Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mit Mikrosieben gegen Pollen und Bakterien

10.05.2012
Chemiker der TU Chemnitz haben ein Verfahren mitentwickelt, mit dem sich sehr feine und dennoch stabile Mikrosiebe herstellen lassen - mögliche Anwendungen sind die Luftreinigung und die Aufbereitung von Trinkwasser

Sie können Bakterien und Pollen zurückhalten und eignen sich dadurch für die Aufbereitung von Trinkwasser, für die Filtration von Getränken und den Einsatz in der Medizintechnik: Mikrosiebe. Ihre Poren haben einen Durchmesser, der unter einem Mikrometer liegen kann.


Das in Chemnitz mitentwickelte Mikrosieb unter dem Rasterelektronenmikroskop: Man erkennt eine große Öffnung des zugrunde liegenden gröberen Siebes, das darauf montierte feine Sieb und Partikel, die in einem Filtrationstest von dem Mikrosieb zurückgehalten wurden. Die Poren des hier gezeigten feinen Siebes haben einen Durchmesser von rund einem Drittel eines Mikrometers, was rund einem Zweihundertstel eines Haardurchmessers entspricht. Foto: TU Chemnitz/Professur Physikalische Chemie

Das entspricht dem Tausendstel eines Millimeters. Mikrosiebe haben einen sehr niedrigen Durchflusswiderstand. Somit benötigt man bei ihrem Einsatz in der Filtertechnik vergleichsweise kleine Filtereinheiten und kann somit Platz sparen. Außerdem benötigen Mikrosiebe eine geringere Pumpenleistung und sparen somit Energie. Meistens werden Mikrosiebe durch Photolithographie hergestellt.

Diese Methode findet auch in der Mikroelektronik Anwendung. Sie erlaubt eine präzise Fertigung, ist aber vergleichsweise aufwändig und begrenzt die Fläche der so herstellbaren Mikrosiebe. An einem optimierten Verfahren zur einfacheren Herstellung von sehr feinen aber dennoch stabilen Mikrosieben ist die Professur Physikalische Chemie der Technischen Universität Chemnitz beteiligt. Dazu haben Wissenschaftler aus vier Universitäten ihr Know-how gebündelt.

Die Chemnitzer Forscher stellen gemeinsam mit Chemikern der Universität Ulm Mikrosiebe in einem sogenannten Schwimmgießverfahren her. Dabei gießen sie Monomere und Kieselgel auf eine Wasseroberfläche. Wenn man sich das vergrößert vorstellt, sieht es aus, als würde man Öl und wasserabweisend beschichtete Sandkörner auf das Wasser geben. Wenn sich die "Sandkörner" und das "Öl" gleichmäßig verteilt haben, wird das "Öl" ausgehärtet.

Die Partikel - die in Realität rund tausendmal kleiner als gewöhnliche Sandkörner sind - werden aufgelöst. Zurück bleibt das ausgehärtete Öl in Form eines dünnen Mikrosiebes mit einheitlichen Löchern. Dieses Mikrosieb besteht aus stark vernetztem Plexiglas. Der Durchmesser der Poren und die Dicke des Siebes liegen bei rund einem Drittel eines Mikrometers. Das entspricht etwa einem Zehntel einer lebenden Zelle oder einer Polle, sodass man diese mit dem Sieb auffangen kann. Bei Bedarf lassen sich die Poren auch soweit verkleinern, dass man sogar Viren zurückhalten kann. Allerdings ist dieses Mikrosieb so dünn, dass es leicht reißt.

Ingenieure der Universitäten in Twente und Aachen stellen Mikrosiebe auf eine noch andere Art her: durch Abformen. Sie übergießen eine Siliziumoberfläche, die wie ein Nadelkissen aussieht, mit einer Kunststofflösung. Dann entfernen sie das zusätzlich verwendete Lösungsmittel und ziehen die verbleibende, von den Nadeln durchbohrte Kunststoffschicht ab. Diese Mikrosiebe aus Twente und Aachen sind deutlich stabiler als die aus Chemnitz und Ulm, jedoch kann man mit dieser Technik keine Siebe herstellen, die fein genug sind, um Bakterien zurückzuhalten. Die Poren haben einen Durchmesser von fünf Mikrometern und lassen sich auch nicht unter einen Mikrometer verkleinern.

Deshalb haben beide Forschergruppen ihre Verfahren gebündelt: Die feinen Mikrosiebe aus Chemnitz und Ulm haben die Wissenschaftler auf die gröberen Mikrosiebe aus Twente und Aachen aufgebracht. Das Resultat ist ein strukturiertes Mikrosieb, das stabil genug ist, um es in Apparaturen einzuspannen. Außerdem ist es fein genug, um mikroskopische Teilchen zurückzuhalten. Theoretisch ließen sich diese Mikrosiebe als Endlosband mit unbegrenzter Fläche herstellen - im Gegensatz zum üblichen Verfahren der Photolithographie.

Einsatz finden können die neuen Mikrosiebe unter anderem in der Aufbereitung von Getränken, wo bisher körniges Material wie Sand oder Kieselgel zur Filterung verwendet wird oder in der Luftreinigung.

Die Forschungsergebnisse wurden kürzlich im internationalen Journal "Advanced Materials" veröffentlicht: Yan, F., Ding, A., Gironès, M., Lammertink, R. G. H., Wessling, M., Börger, L., Vilsmeier, K. and Goedel, W. A. (2012), Hierarchically Structured Assembly of Polymer Microsieves, made by a Combination of Phase Separation Micromolding and Float-Casting. Adv. Mater., 24: 1551–1557. Der Artikel ist online verfügbar: http://dx.doi.org/10.1002/adma.201104642 (Hinweis: Der Link funktioniert nur im Deutschen Forschungsnetz. Der Beitrag kann bei Bedarf bei den Autoren telefonisch unter 0371 531-31713 angefordert werden.)

Weitere Informationen erteilt Prof. Dr. Werner Goedel, Telefon 0371 531-31713, E-Mail werner.goedel@chemie.tu-chemnitz.de

Katharina Thehos | Technische Universität Chemnitz
Weitere Informationen:
http://www.tu-chemnitz.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Hemmung von microRNA-29 schützt vor Herzfibrosen
20.11.2017 | Technische Universität München

nachricht Satellitenbilder zur Erfassung von Biodiversität nur bedingt tauglich
20.11.2017 | Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

500 Kommunikatoren zu Gast in Braunschweig

20.11.2017 | Veranstaltungen

VDI-Expertenforum „Gefährdungsanalyse Trinkwasser"

20.11.2017 | Veranstaltungen

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Künstliche neuronale Netze: 5-Achs-Fräsbearbeitung lernt, sich selbst zu optimieren

20.11.2017 | Informationstechnologie

Tonmineral bewässert Erdmantel von innen

20.11.2017 | Geowissenschaften

Hemmung von microRNA-29 schützt vor Herzfibrosen

20.11.2017 | Biowissenschaften Chemie