AG Nanofluidik

In der Arbeitsgruppe „Nanofluidik“ werden seit vielen Jahren keramische Ultra- und Nanofiltrationsmembranen auf Basis nanoporöser Metalloxide sowie Zeolithmembranen für die Gastrennung entwickelt und charakterisiert. Für die Herstellung kommen Sol-Gel-Verfahren und hydrothermale Synthesen sowie spezielle Beschichtungstechniken zum Einsatz. Die entwickelten Membranen auf Basis von MFI- und Beta-Zeolithen sind in der Lage, komplexe Gasgemische wie z. B. Erdgas in ihre Einzelkomponenten aufzutrennen. Forschungsgegenstand ist hier neben der Herstellung und strukturellen Untersuchung der Membranen auch die Charakterisierung der Wechselwirkungen mit Gasmolekülen und in diesem Zusammenhang die Entwicklung von Struktur-Funktions-Zusammenhängen. Zur Charakterisierung der Flüssigfiltrationsmembranen wurde eine automatisierte und in ihrer Funktionsbreite einzigartige elektrokinetische Messtechnik installiert. Auf den Membranoberflächen adsorbierte Moleküle, Atome und Ionen beeinflussen signifikant das Strömungsverhalten der Fluide sowie die Filtrationssensitivität und -selektivität. Die elektrokinetischen Messungen ermöglichen die zerstörungsfreie Untersuchung der daraus resultierenden Effekte. Ein „elektrokinetischer Generator“ wurde als Demonstrator für potentielle zukünftige Energy-Harvesting-Anwendungen aufgebaut.

Mäanderstruktur als Mischer, Reaktor oder WärmetauscherEin weiterer Schwerpunkt sind 3D-strukturierte mikrofluidische Kanalsysteme in keramischen Bauteilen unter Verwendung textiler Strukturen. Im Rahmen des AiF-Projektes ChannelTex werden daher am IESM keramische Oberflächen von 3D-Kanälen funktionalisiert oder mit katalytischen oder sensorischen Schichten versehen.

Weiterhin werden in der Arbeitsgruppe Nanofluidik sensitive Schichten für ISFET-basierte Sensoren (ISFET = Ionenselektive Feldeffekttransistoren) entwickelt. Diese können als kostengünstige und robuste Sensoren in Flüssigphase eingesetzt werden. Anwendungsbeispiele sind hier beispielsweise pH-Sensoren für Kühlschmierstoffe oder Bohrspülungen.