Fraunhofer-Institut für Neue Produktionstechnologie auf Basis kolloidaler Selbstassemblierung
Die Integration hochkomplexer Funktionalitäten in polymerbasierte Werkstoffe erfordert vollkommen neuartige Ansätze der Materialentwicklung und Materialverarbeitung, die den Bogen von grundlegenden wissenschaftlichen Fragestellungen bis zu hochtechnologischer Industrieforschung spannt. Mit dem Projekt »Neue Produktionstechnologie auf Basis von kolloidaler Selbstassemblierung« wollen wir die entsprechenden Synergien schaffen. Die Innovationskette soll von der Laborforschung in die Industrieforschung bis hin zum finalen Produkt bzw. einer entsprechenden innovativen Produktionstechnologie abgedeckt werden.
Projektbeschreibung
Über eine kontrollierte Selbstorganisation molekularer und kolloidaler Grundbausteine besteht die Möglichkeit, komplexe Strukturen auf polymeren Oberflächen zu erzeugen die für eine Reihe von Anwendungen im Bereich der Optik oder Medizin in Frage kommen. Eine solche Selbstorganisation geschieht meist über Wechselwirkungen zwischen den Grenz- bzw. Oberflächen einzelner Grundbausteine. Sie ist ein in der Natur aber auch in der Nanotechnologie weit verbreitetes Konzept. Bei Letzterer fehlen bisher jedoch robuste Konzepte zur Kontrolle dieses Prozesses, die schließlich in Produktionsketten eingebaut werden können.
Die Programmierung von kolloidalen Bausteinen für eine kontrollierte Selbstorganisation sowie die Möglichkeit, entsprechende Verfahren im großen Maßstab abzubilden, sind Ziel dieses Projekts. Dafür sollen entsprechende multifunktionale Partikel generiert und dazugehörige Herstellungsmethoden, wie etwa Druckverfahren, etabliert werden.
Am Ende ist ein großtechnisches Eingreifen in den Fertigungsprozess komplexer Funktionalitäten und Strukturen nur noch bei der Herstellung der entsprechenden Grundbausteine notwendig, da sich die Strukturen selbstständig generieren.
Arbeitsplan
- Auswahl geeigneter Chemie zur Funktionalisierung der Grundbausteine
- Herstellung multifunktioneller Bausteine durch skalierbare Methoden
- Studium des Selbstassemblierungsverhaltens der multifunktionellen Bausteine
Innovationspotenzial für aktuelle Fragen aus dem industriellen Umfeld
Die Nutzung von Selbstassemblierungsprozessen stellt einen neuen Ansatz im Bereich der Produktionstechnik dar. Deutliche Potenziale gibt es vor allem für die Entwicklung multifunktionaler Mikrosysteme sowie fortgeschrittene Elemente der Sensorik und Aktorik. Auch in den Handlungsfeldern Biotechnologie und Pharmazie gibt es Potenziale, die vor allem in den Bereichen Bioanalytik, Bioprozesstechnik, Diagnostik sowie kontrollierte Wirkstofffreisetzung identifiziert wurden.