Mikro-/Nanotechnologie
Die Basis für das Design mikro- und nanostrukturierter, multifunktionaler Materialien stellt die molekulare Organisation dar. Sie umfasst sowohl Multikomponentenmaterialien als auch den hierarchischen, geometrischen Aufbau von Formkörpern. In unserer Abteilung „Mikro-/Nanotechnologie“ werden sowohl experimentelle Ansätze in Bereichen von Fertigungsverfahren und physikalischen Charakterisierungen als auch Konzepte zur Vorhersage von Funktionen mittels multiskaliger Modelle verfolgt. Strukturelle Funktion, Bewegung und Adaptivität durch Verstärkung von Nanoeffekten auf makroskopischer Ebene ermöglichen somit unter anderem multifunktionale, formwandelnde oder biointeraktive Materialien.
Unser generischer Ansatz zielt darauf ab, von Pflanzen inspirierte Aktoren, künstliche Muskeln und smarte Textilien zu schaffen, indem wir neue Materialrezepturen erstellen und die Geometrie und strukturelle Funktion mit einer Vielzahl von Materialien variieren.
Profil

Foto: Hereon
Ein zentraler Schritt auf dem Weg zur Anwendung von polymeren Biomaterialien in der Medizintechnik, der Robotik und in Textilien ist deren Verarbeitung zu einer Vielzahl von Formen. Wir beschäftigen uns daher mit verschiedensten Kunststoff-Verarbeitungstechnologien ausgehend von der Polymerschmelze (z.B. Extrusion, Spritzguss, Formpressen) oder der Polymerlösung (z.B. Elektrospinnen). Dies umfasst die Verarbeitung von Polymeren, deren Mischungen und Kompositen zu einfachen Halbzeugen wie Filmen, Monofilamenten oder Röhren sowie die Herstellung von porösen Schaumstrukturen oder Mikropartikeln bis hin zur Fertigung von sehr komplexen Bauteilen und Demonstratoren bestehend aus mehreren Materialien.
Neben der Verarbeitung von Kunststoffen entwickeln wir Verfahren zur Ausrüstung von polymeren Bauteilen mit zusätzlichen neuen Funktionen wie z.B. Formgedächtniseffekten, die durch verschiedene Stimuli ausgelöst werden, z.B. Wärme, Feuchtigkeit, pH-Wert, Elektrizität und magnetische Wechselfelder. Über Auswahl der thermomechanischen Behandlungen können wir steuern, ob ein Kunststoff sich eine oder mehrere Formen merken kann, welche Stimuli gewünscht sind, in welchem Bereich die Formänderung stattfindet und ob diese reversibel sein soll oder nicht. In diesem Zusammenhang ist für uns die Grundlagenforschung zu den Struktur-Eigenschafts-Beziehungen von Kunststoffen auf unterschiedlichen Längenskalen von der molekularen Struktur bis hin zum Bauteil von besonderer Bedeutung.