Markterkundung - Validierungsprojekt Nanoporöse Membrane

Beschreibung Valdierungsprojekt:

Nanoporöse Membranen, d.h. typischerweise Polymerfilme mit Poren im Durchmesser von 10nm bis 80nm, spielen in vielen technologischen Anwendungen wie Batterie- und Brennstoffzellmembranen, Wasserfilterung und Biomedizin eine zentrale Rolle. Die großtechnische Herstellung ist zur Zeit chemisch und prozesstechnisch aufwändig und oft mit umweltbelastenden Schritten (z.B. Verdampfung von organischen Lösungsmitteln) verbunden.

Das von der Max Planck Gesellschaft zum Patent angemeldete Verfahren von Prof. Kurt Kremer (WO2024208713A1) umgeht all diese Komplikationen und basiert ausschließlich auf der mechanischen Verformung von langkettigen Polymeren und deren anschließender Abkühlung. Es werden keine weiteren Komponenten oder Additive eingesetzt, das Verfahren ist einfach und sollte universell anwendbar sein.

Während die ersten Laborexperimente am MPI für Polymerforschung die grundsätzliche Machbarkeit und grundlegenden Materialeigenschaften nachgewiesen haben, ist im nächsten Schritt eine Validierung des Prozesses unter industrieähnlichen Produktionsbedingungen bei einem Dienstleister mit verfügbaren und preiswerten technischen Polymeren erforderlich. Ziel ist es, die Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit der Technologie zu untersuchen, um den Transfer in industrielle Anwendungen vorzubereiten.

Das Valierungsprojekt soll in 4 Schritten durchgeführt werden: 1. Meilenstein: Die Simulationsergebnisse werden mit monodispersen, amorphen Polystyrolfilmen im Laborstreckrahmen nachgestellt. 2. Meilenstein: Simulationsergebnisse werden mit polydispersen, amorphen Polymeren im Laborstreckrahmen nachgestellt. 3. Meilenstein: Simulationsergebnisse werden mit alternativen, polydispersen Polymeren im Laborstreckrahmen nachgestellt. 4. Meilenstein: Eine spezifische Membran für eine bestimmte Anwendung wird im Laborstreckrahmen nach Vorgaben eines potentiellen Lizenznehmers hergestellt.

Die für die Versuche im Laborstreckrahmen benötigten Castfilme werden teilweise am MPI für Polymerforschung hergestellt, teilweise zugekauft und sollen teilweise mit Hilfe eines Laborextruders bei dem Dienstleister hergestellt werden.

Die Ergebnisse der Experimente sollen der Max Planck Gesellschaft gehören und sind für die Patentierung, die wissenschaftliche Publikation und die Weitergabe an potentielle Lizenznehmer bestimmt.

Benötigtes Laborequipment:

1. Laborextrusionsanlage für die Extrusion von einlagigen Cast- und längsverstreckten Folien mit folgenden Komponenten: • Ausstossbereich 1 - 30 kg/h • Granulatdosierung • Doppelschnecken-Extrusion • Breitschlitzdüse • Chillroll • Längsreckmaschine • Wickler

2. Laborstreckrahmen für die biaxiale Verstreckung von Folien mit folgender Spezifikation: • Reckmodus: Längs, Quer, Simultan • Reckverhältnisse: max 10 x 10 • Castfilmdicke: 100 - 2000 µm • Recktemperatur: max 300 °C • Kraftmessung: in beiden Achsen • Tempering: je nach Material kontrolliertes Abühlen oberhalb der Glastemperatur Tg mit anschließendem Quensch unter Tg

3. Laborgeräte für die Analyse von porösen Folienmustern • Gurley-Messung • Messung der Porengröße und Porengrößenverteilung • Messung der Porosität • Dickenmessung