Vom Aerosol zur Nanosuspension
Nanopartikel werden im großen Maßstab über kontinuierliche Gasphasenprozesse, z.B im Flammen-, oder Heißwandreaktor hergestellt. Die dabei hergestellten hochreinen Nanopartikel können in anschließenden Prozessschritten in der Gasphase weiter funktionalisiert und in ihren Partikeleigenschaften exakt eingestellt werden.
In vielen Fällen ist es sinnvoll, die auf diesem Wege hergestellten Produktpartikel in Flüssigsuspension zu stabilisieren, bevor sie ihrer weiteren Verwendung zugeführt werden.
In der Suspension können die Partikel gegen Agglomeration und andere Alterungsprozesse geschützt werden. Verglichen mit einem Nanopartikelpulver ist eine Suspension deutlich besser handhabbar und die Expositionsgefahr für Mensch und Umwelt wird stark reduziert.
Neben ihrer Bedeutung als Zwischenprodukt finden Nanopartikelsuspensionen aber auch direkte Anwendung, beispielsweise als verdruckbare Materialen in der Elektronik, als Suspension für die heterogene Katalyse oder als Containersystem für Agro- und Pharmawirkstoffe.
Am Institut für Technische Thermodynamik und Kältetechnik wird im Rahmen des iP3 JointLabs von BASF SE und des KIT die direkte Abscheidung gasgetragener Nanopartikel in stabile Nanosuspensionen untersucht.
In einem Flammenreaktor wird durch die Zersetzung des Precursors TEOS (Tetraethylorthosilicat) ein SiO2-Partikelaerosol bereitgestellt. Durch Veränderung der Reaktionsbedingungen können Aerosole unterschiedlicher Konzentrationen, Partikelgrößen und -morphologien erzeugt werden.
Ein Nasselektrofilter und eine Wasserringpumpe werden damit auf ihre Eignung als Abscheider getestet. Ziel ist die Charakterisierung der Abscheider, sowie die Identifikation der Betriebsparameter unter denen eine effiziente Abscheidung gewährleistet und ein Verlust bereits eingestellter Partikeleigenschaften bei der Überführung des Aerosols in die Nanosuspension vermieden wird.