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Drittmittelprojekt

Titel:
Flüssigphasenabscheidung anorganischer Materialien auf polymeren Oberflächen bei Temperaturen unterhalb 100oC

Projektleitung an der Universität Würzburg:

Beteiligte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler:

Kurzbeschreibung:
Im Projekt „Flüssigphasenabscheidung anorganischer Materialien auf polymeren Oberflächen unterhalb 100oC“ soll die Wechselwirkung exemplarischer anorganischer Lösungen mit polymeren organischen Werkstoffen systematisch untersucht werden. Hauptziel und wichtigster technischer Anwendungsfall ist die Beschichtung von Polymeren mit anorganischen Materialien zur Oberflächenmodifikation. Zentraler Ansatzpunkt hierfür ist die Übertragung von Erkenntnissen aus Studien zur Biomineralisation und biomimetischen Synthesen auf technologisch interessante Materialkombinationen. Ein solches Vorgehen hätte den entscheidenden Vorteil, daß weder kostenintensive Vakuumtechnologien eingesetzt werden müssen noch das empfindliche Polymermaterial durch thermische Aufarbeitung (Sol-Gel-Chemie) zerstört wird.
Biomineralisationsvorgänge führen unter physiologisch „sanften“ Reaktionsbedingungen zu natürlichen „Hochleistungsmaterialien“ wie Zahnschmelz, Knochenmaterial und Muschelschalen. Zahlreiche Studien dieser Prozesse zeigen, daß es hierbei u.a. entscheidend auf die Wechselwirkung von Peptidoberflächen mit übersättigten Zellflüssigkeiten ankommt. Durch die spezifische Wechselwirkung mit einer Peptidoberfläche ist dort die heterogene Keimbildung gegenüber der homogenen Präzipitation in freier Lösung begünstigt. Durch biomimetische Verfahren konnte dieses Reaktionsprinzip auf die Labordarstellung von auch in Organismen vorkommenden Materialien (CaCO3, Apatit) übertragen werden.
Die bislang verwendeten Modelloberflächen, hauptsächlich self-assembled monolayers (SAMs) und Langmuir-Filme haben den entscheidenden Nachteil, daß sie schwer zu präparieren und zu reproduzieren sind und ein industrieller Einsatz daher noch in weiter Ferne liegt. Außerdem gibt es viele Hinweise darauf, daß die zur Mineralisation führenden Oberflächenmodifikationen nicht notwendigerweise auf den so angestrebten epitaktischen Übereinstimmungen mit dem abzuscheidenden Material beruhen.
Es scheint daher aussichtsreich, die aus Biomineralisationsstudien und biomimetischen Synthesen gewonnenen Erkenntnisse systematisch auch auf die Funktionalisierung von Polymeroberflächen zu übertragen und anschließend darauf auf naßchemischem Weg anorgani-sche Schichten abzuscheiden.
Im Rahmen des Projektes sollen durch unterschiedliche Verfahren (Ätzen, Plasma, grafting) funktionalisierte Polymeroberflächen mit Lösungen in Kontakt gebracht werden, aus denen sich erfahrungsgemäß unterhalb von 100oC technisch interessante anorganische Materialien (TiO2 , ZrO2, SiOx ) z.T. auch teilkristallin abscheiden lassen. Durch die Bereitstellung geeigneter Oberflächengruppen ist auch hier mit einer bevorzugten heterogenen Mineralisation auf der Kunststoff-oberfläche zu rechnen.

Schlagworte:
    Polymeroberflächen
    Beschichtung
    Biomimese

Laufzeit: von 04.2001 bis 10.2002

Förderinstitution:
Bund ,Genehmigungsdatum: 11.04.2001