Duisburg. . Partikelforscher der Uni Duisburg wollen Nanopartikel im industriellen Maßstab herstellen, das fördert die Deutsche Forschungsgemeinschaft.
Nanopartikel verheißen Anwendungen, die zum Beispiel in Batterien Elektrofahrzeugen eine wesentlich größere Reichweite verleihen. Dazu müssen die Miniteilchen mit komplexen Eigenschaften in großer Menge hergestellt werden. Den Herstellungsprozess untersucht seit 2015 die Forschungsgruppe „Modellbasierte skalierbare Gasphasensynthese komplexer Nanopartikel“ an der Universität Duisburg-Essen. In seiner aktuellen Förderrunde hat die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) nun rund 2,7 Millionen Euro für weitere drei Jahre bewilligt.
Eine gute Nachricht für Prof. Dr. Christof Schulz vom Institut für Verbrennung und Gasdynamik (IVG), den Sprecher der Forschungsgruppe mit neun Mitarbeitern, die in Promotionen die Ergebnisse ihrer Forschung zusammenfassen werden.
Komplexe Teilchen in großen Mengen herstellen
Die Produktion von Nanopartikeln im industriellen Maßstab ist prinzipiell nicht neu – etwa mit Kieselsäure und Titandioxid. Letzteres wird etwa im Venator-Werk (ehemals Sachtleben) in Homberg verarbeitet. „Das sind aber Low-Level-Anwendungen, die Anforderungen an die Partikel sind nicht besonders komplex“, erklärt Christof Schulz, „sie haben keine gezielten Funktionen, wie etwa in einer Batterie“.
Seine Forschung gilt komplexen Teilchen, die bestimmte optische, elektrische, katalytische oder auch magnetische Eigenschaften aufweisen. Die Frage der Wissenschaftler lautet: Wie lassen sich diese Teilchen stabil und in großen Mengen herstellen? Mit Hilfe selbst konstruierter Reaktoren und Anlagen, in denen sich die Partikelbildung verfolgen lässt, entwickeln die Wissenschaftler systematische Designregeln, mit denen sich komplexe Nanopartikel mit den gewünschten Eigenschaften produzieren lassen.
Starke Zusammenarbeit zwischen Universität und Industrie
„Es soll kein zufälliges Produkt entstehen“, erläutert Schulz. Deshalb sei es zunächst wichtig, die chemische Zusammensetzung der Partikel zu verstehen – damit haben die Wissenschaftler in der ersten Förderphase die Grundlage für ihre weitere Arbeit gelegt. Nun geht es daran, verschiedene Partikel miteinander zu kombinieren, ihre Wechselwirkung zu untersuchen und diese bisweilen komplexe Interaktion gezielt zu steuern.
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„Genau das ist das schwierige“, erklärt der Chemiker. Denn Veränderungen der Temperatur, der die Teilchen ausgesetzt werden, kann ihre Eigenschaften ebenso verändern wie Zusatzstoffe. Sie können bestimmte Wirkungen erreichen, aber auch unerwünschte Effekte verhindern.
„Unsere Stärke in Deutschland ist die Zusammenarbeit zwischen Universität und Industrie“, sagt Christof Schulz. So ist es mit Industriepartnern gelungen, einen Produktionsprozess zu entwickeln für Silizium-Nanopartikel, die in Lithium-Ionen-Batterien eingebunden werden können. Bei der künftigen Arbeit helfen auch drei internationale Forscher: Igor Rahinov (Open University of Israel), Stephen Tse (Rutgers University in New Jersey, USA), sowie Kyle Daun (Waterloo University, Ontario, Kanada). Als Mercator-Fellow werden sie mehrere Monate in Duisburg zu Gast zu sein.
5. Ruhr-Symposium im Fraunhofer inHaus-Zentrum
Der 3D-Druck, die sogenannte„additive Fertigung“) ist in der Serienproduktion von Bauteilen angekommen – vor allem die laserbasierten Technologien, seien es selektives Lasersintern oder -schmelzen. Aber auch funktionale Werkstoffe müssen entwickelt werden. Sie stehen am 10. Oktober im Mittelpunkt des 5. Ruhr-Symposium der Uni Duisburg-Essen (UDE) im Fraunhofer-inHaus-Zentrum am Forsthausweg auf dem Duisburger Campus (ab 8.30 Uhr).
Veranstalter sind das Center for Nanointegration (Cenide) und das Center Automotive Research (CAR) der UDE. Neben dem Auto-Fachmann Ferdinand Dudenhöffer moderieren Prof. Stephan Barcikowski, Chemiker und Cenide-Vorstand, sowie Prof. Gerd Witt - der Verfahrenstechniker gilt in der Fachwelt als „3D-Papst“ und ist in der Industrie bestens vernetzt.
Kein Wunder also, dass ein Bugatti Veyron (Neupreis 1,2 Mio Euro) vor dem Eingang steht und auch die Rednerliste ist eindrucksvoll: Ab 8.45 Uhr referieren Dr. Thomas Behr, (Leiter Rohbau-Engineering, Mercedes-Benz Cars) und Frank Götzke (Leiter Neue Technologien, Bugatti).
Weitere Informationen zum Programm und Anmeldung unter www.ruhr-symposium.de