Mikro-/Nanotechnologie
Die Basis für das Design mikro- und nanostrukturierter, multifunktionaler Materialien stellt die molekulare Organisation dar. Sie umfasst Multikomponentenmaterialien sowie 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, allein durch die Variation von Geometrie und Strukturfunktion mit einer begrenzten Anzahl von Materialien bioinstruktive Zellkultursubstrate, aktive Implantate und künstliche Muskeln zu schaffen.
Profil
Foto: Hereon
Ein zentraler Schritt auf dem Weg zur Anwendung von polymeren Biomaterialien in der Medizin oder Medizintechnik ist deren Verarbeitung zu unterschiedlichen Formkörpern. Wir beschäftigen uns daher mit verschiedensten Kunststoff-Verarbeitungstechnologien ausgehend von der Polymerschmelze (z.B. Extrusion, Spritzguss) oder der Polymerlösung (z.B. Elektrospinnen).
Dies umfasst einerseits 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 unter Reinraumbedingungen.
Neben der reinen Verformung von Kunststoffen entwickeln wir Verfahren zur Ausrüstung von polymeren Bauteilen mit zusätzlichen neuen Funktionen wie z.B. Formgedächtniseffekten. Über Auswahl der thermomechanischen Behandlungen können wir steuern, ob ein Kunststoff sich eine oder mehrere Formen merken kann, bei welcher Temperatur die Formänderung stattfindet und ob diese reversibel sein soll oder nicht.
In diesem Zusammenhang ist für uns die grundlegende Erforschung der Struktur-Eigenschaftsbeziehung von Kunststoffen auf unterschiedlichen Längenskalen von der molekularen Struktur bis hin zum Bauteil von besonderer Bedeutung.