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 Ionen gegen Herzrhythmusstörungen – Nicht-invasive Alternative zu Katheter-Eingriff
20.01.2017 | GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH

nachricht Leibwächter im Darm mit chemischer Waffe
20.01.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

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: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

21.500 Euro für eine grüne Zukunft – Unserer Umwelt zuliebe

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

innovations-report im Interview mit Rolf-Dieter Lafrenz, Gründer und Geschäftsführer der Hamburger Start ups Cargonexx

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

Niederlande: Intelligente Lösungen für Bahn und Stahlindustrie werden gefördert

20.01.2017 | Förderungen Preise