Ultrafein, stabil und günstig

Poröse Keramiken werden als Filter bei der Wasseraufbereitung oder Abgasbehandlung, als Katalysatorträger, als Implantatmaterial in der Medizin und in vielen weiteren Anwendungen eingesetzt. Gängige Verfahren zur Herstellung poröser Keramiken, wie zum Beispiel die Replikatechnik oder das Platzhalterverfahren, bergen in bestimmten Bereichen signifikante Nachteile für den Herstellungsprozess oder die Materialeigenschaften des Produkts. Vor allem sehr feinporöse Keramiken mit Poren kleiner als zehn Mikrometer können mit diesen Verfahren entweder überhaupt nicht, mit mangelnder Qualität oder nur sehr aufwändig hergestellt werden. Weitere Nachteile bestehender Herstellungsverfahren, wie beispielsweise höhere Produktionskosten oder toxische Prozessgase, maximieren den Bedarf nach einem alternativen Herstellungsprozess für makroporöse Keramiken. Ein neues Verfahren aus dem Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik (MVM) hat das Potential, die günstige und verhältnismäßig einfache Herstellung von Keramiken mit Porengrößen von 0,1 bis 100 Mikrometern für den Massenmarkt zu ermöglichen. Basis dafür ist die Nutzung kapillarer Suspensionen, die aus einer festen und zwei nicht mischbaren flüssigen bzw. schmelzflüssigen Phasen (z.B. Aluminiumoxid, Wachs, wässrige Polymerlösung) bestehen. Gibt man der Suspension aus Feststoff und erster flüssiger Phase einen kleinen Prozentsatz der zweiten Flüssigkeit hinzu, bildet sich ein stabiles Partikelnetzwerk aus, was sich in einer Änderung der Fließeigenschaften äußert. Je nach Art und Menge der zugegebenen zweiten Flüssigkeit entsteht ein fester und formbarer Stoff, dessen Zwischenräume mit den zwei Flüssigkeiten gefüllt sind. Nach Abtrennen der zwei flüssigen Phasen durch Entbindern und anschließendem Sintern erhält man ein Formteil mit exakt definierten und geformten Poren. Der gesamte Herstellungsprozess nutzt industrielle Standardverfahren. Ebenso können Kunststoffschäume z.B. für Verpackung oder Wärmedämmung sowie Kunststoffmembranen mit Poren im Mikrometerbereich hergestellt werden. Neben der Herstellung von porösen Feststoffen oder Membranen kann das Verfahren für weitere Anwendungen eingesetzt werden, bei denen hydrophile Partikel in einer hydrophoben Flüssigkeit – oder umgekehrt – dauerhaft dispergiert werden müssen. Das MVM sucht Partner zur industriellen Weiterentwicklung des Verfahrens.