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12.07.2018

Electrospinning von Nanofasermatten als poröse Beschichtungen für Tropfenaufprallversuche

Hiwi-Stelle mit Aussicht auf Bachelor- oder Master-Thesis

Am Fachgebiet für Technische Thermodynamik werden generische Tropfenversuche auf Nanofasermatten durchgeführt, um die relevanten Vorgänge auf Längenskalen im Nano- und Mikrometerbereich zu untersuchen. Aufbauend auf vorigen Arbeiten soll der Prozess des Electrospinnings solcher Matten an der institutseigenen Anlage weiter verbessert werden.

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Prinzipskizze des Electrospinning-Verfahrens

Die dynamische Be- und Entnetzung von Oberflächen durch Flüssigkeiten, z.B. beim Aufprall von kalten Tropfen auf heiße Wände, sind grundlegende Vorgänge für viele technische Prozesse. Bei Anwendungen wie der Sprühkühlung oder der Wirkstoffförderung im medizinischen Bereich sind poröse Wandmedien relevant. Am Fachgebiet für Technische Thermodynamik werden generische Tropfenversuche auf Nanofasermatten durchgeführt, um die relevanten Vorgänge auf Längenskalen im Nano- und Mikrometerbereich zu untersuchen.

Es ist möglich Nanofasern aus einer Polymerlösung mit Durchmessern von 100 nm bis zu einigen Mikrometern zu spinnen. Dabei wird die Polymerlösung durch Anlegen einer Spannung zwischen Emitter und Kollektor beschleunigt, siehe Abbildung. Je nach Prozessparametern bildet sich ein kontinuierlicher Faden aus. Der Prozess ist durch Überlagerung verschiedener Instabilitäten (elektrostatisch, hydrodynamisch) geprägt, welche wiederum von zahlreichen Prozessparametern abhängig sind.

Aufgabenbereich

Aufbauend auf vorigen Arbeiten soll der Prozess des Electrospinnings an der institutseigenen Anlage weiter verbessert werden. Ziel ist die reproduzierbare Herstellung von Nanofasermatten mit gewünschten Eigenschaften (Faserdurchmesser, Mattendicke, etc.). Um diese Eigenschaften zu charakterisieren werden verschiedene Techniken (Rasterelektronenmikroskopie (SEM/REM), Rasterkraftmikroskopie (AFM) und Konfokalmikrokopie) angewendet.

Es ergeben sich folgende Arbeitsbereiche:

1. Einarbeitung in die Grundlagen des Electrospinning-Verfahrens und der zugrundeliegenden Instabilitäten
2. Parameterstudien an der institutseigenen Electrospinning-Anlage
3. Beschichtung von Substraten für Tropfenversuche
4. Pflege und Erweiterung eines „Best Practice – Electrospinning“

Voraussetzungen

  • Eigenständige und strukturierte Arbeitsweise
  • Motivation zur Lösung anfallender Probleme
  • Grundlegende Laborerfahrung hilfreich aber nicht zwingend notwendig

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