Tous Actualités
Suivre
Abonner Eidg.Materialprüf.- u. Forschungsanstalt

Eidg.Materialprüf.- u. Forschungsanstalt

Elektrospinnen von ultradünnen Polymerfasern -- Feinste Fäden spinnen

Dübendorf (ots)

ForscherInnen der Empa haben eine Spinnapparatur
aufgebaut, um Polymere zu Fasern mit Durchmessern im 
Nanometerbereich zu verspinnen. Zu sehen sind die Nanofasern und die 
Apparatur in Aktion an der NanoPubli vom 13. bis 15. September auf 
der Olma Messe in St. Gallen.
Kohlenstoff-Nanoröhrchen sind in aller Munde. Es muss aber nicht 
immer Kohlenstoff sein. Auch Polymere können im Nanometerbereich 
strukturiert werden: hauchdünne Nanofasern oder Nanoröhrchen. Dank 
ausgezeichneter Eigenschaften, z.B. haben Nanostrukturen ein 
grösseres Verhältnis von Oberfläche zu Volumen und damit andere 
mechanische, elektronische und magnetische Eigenschaften, sind sie 
von grossem Interesse für eine Vielzahl von Anwendungen. Dazu zählen 
spezielle Filter für Gase und Flüssigkeiten oder Substrate für eine 
verbesserte Nachzüchtung menschlichen Gewebes wie Haut oder Knochen.
Kontinuierliche Polymerfasern mit Durchmessern bis hinab zu wenigen 
Nanometer lassen sich mit dem Elektrospinnverfahren herstellen; 
bisher jedoch meist in ungeordneter Form. ForscherInnen und 
TechnikerInnen der Empa haben deswegen in den letzten Monaten eine 
Spinnapparatur aufgebaut, um dieses Verfahren weiter zu verfeinern.
Beschleunigt, gewirbelt und gedehnt
Beim Elektrospinnverfahren wird eine hohe Spannung zwischen einer 
Spinndüse und einer Gegenelektrode angelegt. Das zu verspinnende 
Material, das als Lösung vorliegt, pressen die ForscherInnen unter 
Druck durch die 400 bis 700 Mikrometer dicke Düse. Wenn das 
elektrische Feld die Oberflächenspannung des austretenden Tropfens 
überwindet, zieht es die Lösung zu einem feinen Strahl. Dieser wird 
in Richtung Gegenkathode beschleunigt, durch die Luft gewirbelt und 
dabei kräftig gedehnt. Das Lösungsmittel verdunstet und die Fasern 
scheiden sich an der Gegenkathode ab, mit einer Geschwindigkeit von 
bis zu 100 Meter pro Sekunde.
Das mag sich einfach anhören. Doch der Spinnprozess ist sehr 
komplex. Zahlreiche Parameter, wie die Konzentration der Lösung, die 
Dielektrizitätskonstante des Lösungsmittels, die Stärke und Form des 
elektrischen Feldes oder die Umgebungsbedingungen, z.B. die 
Luftfeuchtigkeit, beeinflussen den Prozess. Es ist die Kunst des 
Experimentators, die Parameter so einzustellen, dass sich dabei 
tatsächlich Fasern und nicht etwa Tropfen bilden. Und für jedes 
Material sind die optimalen Parameter neu einzustellen.
Filtersysteme für die Medizin
Inzwischen haben die ForscherInnen der Empa erfolgreich eine 
Vielzahl an Polymeren und anderen Stoffen zu Nanofasern versponnen: 
Polyamid, Polyethylenoxid, Polyvinylpyrrolidon oder Wollproteine in 
Kombination mit Polymeren. Letzteres könnte als biokompatible 
Trägersubstanz für die Züchtung von Zellen herangezogen werden.
Die aktuelle wissenschaftliche Aufgabe ist nun die geeignete 
Auslegung und Steuerung der Apparatur, um die Fasern kontrollierter 
spinnen zu können. Ein weiteres Ziel ist die Herstellung von Filtern 
für medizinische Zwecke. Dazu werden Gewebe mit einer zusätzlichen 
Schicht aus Nanofasern ausgestattet. Das Elektrospinnverfahren 
eignet sich hierfür besonders gut, da es bei Raumtemperatur 
arbeitet. Hitzeempfindliche Wirksubstanzen lassen sich somit direkt 
in die Fasern und damit in die Filter einbauen.
Autorin 
Dr. Bärbel Zierl, Abt. Kommunikation und Marketing, +41 44 823 49 09, 
baerbel.zierl@empa.ch
Kontakt
Dr. Giuseppino Fortunato, Abt. Funktionale Fasern und Textilien, 071
274 7677,  giuseppino.fortunato@empa.ch
Legenden zu den bei  remigius.nideroest@empa.ch erhältlichen 
Bildern:
Elektrospinnen: Ein elektrisches Feld beschleunigt den 
Flüssigkeitsstrahl einer Polymerlösung, wirbelt ihn durch die Luft 
und dehnt ihn dabei kräftig. An der Gegenkathode scheiden sich die 
nanometerdünnen Fasern mit einer Geschwindigkeit von bis zu 100 
Meter pro Sekunde ab.
Nur wenige Nanometer dick sind die Polymerfasern, die beim 
Elektrospinnen entstehen. Sie eignen sich für die Herstellung 
spezieller Filter oder für die Nachzüchtung menschlichen Gewebes.
Hinweis:
NanoPubli – eine Sonderschau im Rahmen der NanoEurope in St. Gallen 
Empa und NanoEurope laden die Öffentlichkeit ein zum Dialog mit der 
Nanowissenschaft und Nanoindustrie. Sachlich und umfassend 
informieren sie über die Chancen, aber auch die Risiken der 
Nanotechnologie. Mitarbeitende der Empa und Partner aus Hochschule 
und Industrie zeigen neue Erkenntnisse aus dem Bereich kleinster 
Werkstoffstrukturen und stellen Produkte vor, die uns bereits heute 
im Alltag umgeben. Nutzen Sie die Gelegenheit und erleben Sie die 
Faszination «Nano made in Switzerland» hautnah.
Ort: Olma-Messen St. Gallen
Datum: 13.–15. September 2005 
Eintritt frei
Weitere Informationen: www.nanoeurope.com

Plus de actualités: Eidg.Materialprüf.- u. Forschungsanstalt
Plus de actualités: Eidg.Materialprüf.- u. Forschungsanstalt