POWTECH 20004 zeigt Innovationen aus der Nanotechnologie

Zentrum für Nanotechnologie CeNTech organisiert Nano-Themenpavillon auf der internationalen Fachmesse für Mechanische Verfahrenstechnik und Analytik (POWTECH) in Nürnberg

Nanopartikel: Neue Synthesemethoden

Die gezielte Herstellung und Charakterisierung von Nanopartikeln mit maßgeschneiderten chemischen Eigenschaften stellt ein sich rasch entwickelndes Forschungs- und Entwicklungsgebiet dar, welches revolutionäre Neuerungen in nahezu allen Bereichen von Wissenschaft und Technik erwartet lässt. Allein der Einsatz von Nanopartikeln in der Oberflächenveredelung bedient einen Milliardenmarkt. Mit wenigen Gramm dieser Partikel pro Quadratmeter können Oberflächen gezielt mit Funktionen wie zum Beispiel Kratzfestigkeit, Selbstreinigung, Biokompatibilität, Brandschutz, Leitfähigkeit oder minimierter Haftung ausgestattet werden. So präsentiert die BASF AG auf der POWTECH eine neue, stark wasserabweisende Beschichtung auf der Basis von Nanopartikeln, die für Anwendungen im Bau- und Textilbereich vermarktet wird.

Auf dem Weg zum Nanoteilchen sind eine Reihe von Basistechnologien zu beherrschen. So stellt zum Beispiel die NETZSCH-Feinmahltechnik GmbH aus Selb neue Geräte zur Herstellung von Nanopartikeln in einem Nass-Mahlprozess vor. In diesem „top-down“ Verfahren werden Partikel von einer Ausgangsgröße von einigen Mikrometern auf eine Korngröße von nur noch 40-200 Nanometern gebracht. Diese Nanopartikel finden zum Beispiel Anwendung als Pigmente, Beschichtungsmaterialien oder, in Form einer Suspension, als Polierpasten für die Halbleiterindustrie. Die Synthesechemie GmbH aus Lebach präsentiert ein anderes Verfahren zur Herstellung von monodispersen Nanopartikeln: In diesem „bottom-up“ Prozess entstehen in einem Reaktor durch die schnelle Vereinigung zweier Flüssigkeitsstrahlen die Nanopartikel in der gewünschten Größe in einer chemischen Fällungsreaktion. Das Institut für Neue Materialien in Saarbrücken liefert einen Überblick über neue Verfahren zur Herstellung und Verarbeitung keramischer Nanopartikel.

Nanopartikel: Verbesserte Analysemethoden

Um Partikeleigenschaften, Strukturgrößen und Prozessparameter zu ermitteln und die Ergebnisse gezielt in die Forschungsarbeit und Produktentwicklung einfließen zu lassen, sind hochpräzise Analytikverfahren unerlässlich. Insbesondere Rastersonden-Techniken sind Schlüsseltechnologien zur Erfassung wesentlicher Eigenschaften der Nanowelt. Um molekulare Strukturen auf ebenen Oberflächen in einer höheren Auflösung abzubilden, präsentiert die Firma Anfatec aus Oelsnitz neuartige Sondenspitzen-Geometrien aus dem Hause MikroMasch, wie zum Beispiel eine robuste, kristalline Kohlenstoff-Spitze mit einem extrem kleinen Radius von 1 nm. Zur kompakten und vollautomatischen Bestimmung der Parameter Partikelgröße, Oberflächenpotenzial und Molekulargewicht von Nanoteilchen stellt die Malvern Instruments GmbH aus Herrenberg eine neue Geräteserie auf dem Prinzip der dynamischen Lichtstreuung vor, die auch mit geringsten Probenmengen auskommt. Ein neues Partikel-Massenspektrometer für Partikel im Durchmesserbereich von 0,3-30 Nanometern wird vom Forschungszentrum Karlsruhe präsentiert. Mit dieser Technik lassen sich Partikelgrößenverteilungen in Mikrowellenplasmen und Flammen bestimmen. Als Serviceanbieter stellt das Dortmunder Oberflächen Centrum (DOC) den Einsatz nanoanalytischer Techniken in der Flachstahlproduktion, zum Beispiel bei der Kontrolle der Schichtzusammensetzung, vor.

Das BMBF-Kompetenzzentrum Nanoanalytik, ein bundesweiter Zusammenschluss von rund 150 Wissenschaftlern, Ingenieuren, Geräteherstellern und Servicelaboren, gibt auf der POWTECH eine Übersicht über Kooperationsmöglichkeiten und Serviceangebote, die als Brücke zwischen der akademischen Forschung und dem industriellen Einsatz der Nanoanalytik in Prozesskontrolle und Qualitätssicherung dienen.

Nanopartikel und Arbeitssicherheit

Mit der potenziellen Gesundheitsgefährdung, die von ultrafeinen Partikeln in der Atemluft ausgeht, beschäftigt sich das Berufsgenossenschaftliche Institut für Arbeitsschutz (BIA) in St. Augustin. Ultrafeine Aerosolteilchen entstehen insbesondere als Kondensationsprodukte bei thermischen und chemischen Reaktionen, prominente Beispiele sind Schweißrauche, Dieselmotoremissionen sowie Zigarettenrauch.

Zusammen mit den gewerblichen Berufsgenossenschaften führt das BIA ein Messprogramm an ausgesuch-ten Arbeitsplätzen durch, um langfristig messtechnische Informationen über die bei verschiedenen Arbeitsverfahren auftretenden ultrafeinen Partikeln zu katalogisieren und somit zu einer sachdienlichen Diskussion der Thematik beizutragen sowie die Möglichkeiten zur Prävention zu verbessern. Neue tragbare optische Messgeräte, mit denen Größenverteilung und Masse von Staubpartikeln ermittelt werden können, werden von der Grimm Aerosol Technik GmbH aus Ainring auf der POWTECH vorgestellt.

Ein besonderes Highlight des diesjährigen Themenpavillons ist der Nano Truck, der das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und der Initiative „Wissenschaft im Dialog“ ins Leben gerufene „Jahr der Technik 2004“ begleitet. Der Nano Truck verfügt über eine umfangreiche Ausstellung aus Postern und Exponaten zu den Grundlagen, Anwendungsbereichen und Perspektiven der Nanotechnologie. In der Messehalle angekommen, verwandelt sich der Truck in eine mobile Erlebniswelt und bietet auf rund 60 Quadratmetern Raum für Wissenschaft „live“ und zum Anfassen. Auf seiner Deutschlandtour wird der Truck von erfahrenen Wissenschaftlern begleitet, die die Fragen der Messebesucher aus erster Hand beantworten.

Das Zentrum für Nanotechnologie (CeNTech) in Münster ist eines der deutschlandweit ersten Zentren für Nanotechnologie, das sich gezielt der Überführung ausgewählter Forschungsergebnisse auf dem Gebiet der Nanotechnologie in die Anwendung widmet. Es steht Unternehmen, Forschungs- und Bildungseinrichtungen als kompetenter Partner bei der Vermittlung von Serviceleistungen und Know-How sowie der Organisation von Verbundprojekten zur Seite.