Entwicklung von hierarchischen porösen Materialien durch Zweiphotonenpolymerisation von Koordinationspolymer-haltigen Harzen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen dieses Projektes wurden erste Ergebnisse zur direkten Herstellung von hierarchisch-porösen Materialien mithilfe der Zwei-Photonen-Polymerisation (2PP) realisiert. Dazu wurden poröse Nanopartikel in ein kommerziell erhältliches anorganisch-organisches Hybridmaterial eingearbeitet. Es handelte es sich um speziell hergestellte Nanopartikel der Zr-basierten metal-organic frameworks (MOFs) UiO-66 und Zr-Fumarat-MOF. Die Partikel konnten mit einem SpeedMixerTM in das Harz eingemischt werden und bildeten Dispersionen, die hinreichend stabil für die Bearbeitung mittels der 2PP waren. In einem umfangreichen Versuchsprogramm wurden verschiedene Dispersionen, u.a. unter Variation des MOF-Gehalts, hinsichtlich ihrer Laserstrukturierbarkeit untersucht. Die laserbasierte 2PP-Prozessierung erfolgte dabei mit einem Ultrakurzpulslaser. Experimentelle Untersuchungen deuten an, dass die Partikel in den erstellten Mikrostrukturen homogen verteilt sind. Im Rahmen dieses Projekts konnte ein erster Ansatz zur Entwicklung von hierarchischen porösen Materialien durch die 2PP von MOF-haltigen Harzen realisiert und experimentell validiert werden. Allerdings fehlen für eine vollständige Charakterisierung, die über mikroskopische Techniken hinaus geht, noch weitere Daten. Dies gilt zum Einen im Hinblick auf die Homogenität der Verteilung der Partikel im Produkt, zum anderen auch für den Nachweis und die Messung der Porosität. Insbesondere für den zweiten Punkt muss im Laufe künftiger Untersuchungen eine Messmethodik entwickelt werden. Im Hinblick auf potentielle Anwendungsfelder wie der Sorption oder Katalyse muss der Gehalt an MOF-Nanopartikeln noch deutlich gesteigert werden, was eine erhebliche Herausforderung darstellt.
