Mainzer Polymerforscher haben eine Membran zur Gastrennung und -anreicherung entwickelt. Sie könnte zukünftig in Herz-Lungen-Maschinen und für leistungsfähigere Gasfilter eingesetzt werden.
Ein Forscherteam des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPI-P) um Direktor Hans-Jürgen Butt und Projektleiterin Doris Vollmer hat eine neue Art Membran entwickelt, mit der Gase wie Kohlenstoffdioxid (CO2) nach Wunsch in Flüssigkeiten und Gasen angereichert oder aus ihnen herausgelöst werden können. Die Fähigkeiten der Membran beruhen auf einer stark flüssigkeitsabweisenden Beschichtung, die nicht nur den Gasaustausch verbessert, sondern gleichzeitig ihre Poren vor Verstopfung schützt.
In Herz-Lungen-Maschinen könnte die lebensrettende Sauerstoffanreicherung von Blut weitaus zuverlässiger als bisher geschehen. Hans-Jürgen Butt sieht Potenzial für weitere Anwendungen im medizinischen und industriellen Bereich: „Der Gasaustausch ist sicher das größte Anwendungsgebiet. Aber auch im Bereich des Klimaschutzes sowie im biomedizinischen Bereich könnte die Membran eingesetzt werden“, erklärt der Max-Planck-Direktor.
Die Grundlagen der flüssigkeitsabweisenden Beschichtung resultieren aus vorhergehenden Forschungen der Oberflächenphysiker. Sie verwendeten dazu Kerzenruß. Dessen aus mikroskopisch kleinen Kugeln zusammengesetzte Struktur wirkt noch weitaus effektiver selbstreinigend als ein Lotusblatt. Jedoch ist Ruß nicht stabil, lässt sich aber als Template für beständigere Beschichtungen verwenden. Die Mainzer Forscher bedampften den Kerzenruß mit Siliziumoxid und brannten den Ruß anschließend aus. Die verbleibende gerade 20 nm dicke Schicht wurde daraufhin mit einer fluorhaltigen Silizium-Verbindung überzogen, um die wasser- und ölabweisende Wirkung zu erzielen.
Experimente zeigen, dass das kreative Design der Nanostruktur aus den Mainzer Labors nicht nur einer Benetzung mit Wasser und Ölen, sondern auch durch Blut, Seifenlösungen und Aminen widersteht und sich dazu mit wenig Aufwand herstellen lässt. Diese bis vor einiger Zeit kaum vorstellbare Eigenschaft, tauften die Mainzer „superamphiphob“ als logisch hergeleitetes Gegenteil zum Begriff „amphiphil“, der Stoffe beschreibt, die sowohl wasser- als auch ölliebend sind.
Ihre Arbeit veröffentlichten die Forscher im Fachjournal „Nature Communications“.
Weitere Informationen: Publikation in „Nature Communications“
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