chemische industrie
Nanoanwendungen
„Nano“ ist das Schlagwort der Gegenwart.
Nanotechnologie ist ein Sammelbegriff für eine weite Palette von Anwendungen, die sich mit Strukturen und Prozessen auf der Nanometer-Skala befassen: Feststoffpartikeln in Suspensionen und Pulvern, Stäube, Flüssigkeitstropfen in Emulsionen, Nebel, Sprays oder Schäume, deren Hauptabmessungen kleiner als 100 nm sind.
Nanopartikel besitzen eine sehr große spezifische Oberfläche, deren Oberflächenatome in der Regel sehr reaktiv sind. Das macht Nanopartikel so besonders und führt zu deren besonderen Eigenschaften.
Mit Hilfe solcher Teilchen ist es möglich, extrem harte und kratzfeste Schichten, Materialien mit neuen Eigenschaften wie z.B. niedrig sinternde Keramiken, amorphe (durchsichtige) Metalle, Materialien mit hoher Bruchfestigkeit und -zähigkeit bei niedriger Temperatur oder Superplastizität bei hoher Temperatur herzustellen. Nanopartikel sind kleiner als Viren und Bakterien. Daher können sie in der Regel ungehindert in Zellen eindringen. Diese Eigenschaft macht Nanopartikel für die Pharmaindustrie interessant, da sie für den Transport von „Wirkstoffen“ über biologische Barrieren wie beispielsweise der Blut-Hirn-Schranke eingesetzt werden können.
Zur Herstellung von Nanopartikeln können zwei Wege beschritten werden. Bei der Kondensationsmethode bzw. beim „Bottom-up“-Verfahren entstehen die Partikel durch Aggregation molekular in gelöster, flüssiger oder gasförmiger Form vorliegender Stoffe. Diese Sol-Gel-Techniken, Fällungstechniken, Mikroemulsionsverfahren und Gasphasenverfahren bieten den Vorteil, dass die Herstellung hochreiner, nahezu mono-disperser sphärischer Partikelsysteme möglich ist. Nachteil ist die in der Regel sehr geringe maximale Produktionsleistung. D.h. diese Verfahren bieten in der Regel nur eine begrenzte Scale-up-Fähigkeit.
Die Herstellung feinster Partikel durch Zerkleinerung grober Partikel wird als Dispersionsmethode oder als „Top-down“-Verfahren bezeichnet. Für eine solche Zerkleinerungsaufgabe müssen hohe Energiedichten zur Verfügung gestellt werden, wie sie in Rührwerkskugelmühlen realisiert werden können. Rührwerkskugelmühlen werden vorwiegend nass betrieben. Sie werden in vielen Industriezweigen zur Zerkleinerung von Rohstoffen sowie zur Dispergierung feiner Pigmente und Produkten aus „Bottom-up“-Verfahren eingesetzt.
