Funktionale Polymer- und Nanokomposit-3D-Architekturen mittels Multi-PhotonenLaserstrukturierung für hochentwickelte Anwendungen in Mikrobauelementen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Entwicklung neuartiger funktioneller Komponenten, insbesondere deren präzise Miniaturisierung und einfache Integration in Mikrogeräte, ist für den weiteren technologischen Fortschritt von entscheidender Bedeutung. Dieses Projekt konzentrierte sich auf die Entwicklung und Untersuchung neuer Funktionsmaterialien und 3D-Mikrostrukturen auf der Grundlage von Hybridpolymeren, Nanokompositen und von der Natur inspirierten Materialien. Als Herstellungsverfahren wurde die Multi-PhotonenLaserstrukturierung (MPLS) eingesetzt, die eine hohe Ortsauflösung und Flexibilität bei der 3D-Gestaltung der mikrosturkturierten Polymere ermöglicht. Die Eigenschaften der hergestellten 3D-Elemente wurden mit einer Reihe von hochauflösenden Techniken analysiert, um diejenigen mit hervorragenden Eigenschaften zu identifizieren. Im Rahmen des Projekts wurden verschiedene fortschrittliche Materialien entwickelt und Protokolle für ihre Mikrofabrikation erstellt. Die Materialeigenschaften der resultierenden 3D-Drucke wurden untersucht, um das komplexe Spektrum der durch die Materialchemie und die Herstellungsparameter verursachten Effekte zu bewerten. Die Morphologie, die thermischen und mechanischen Eigenschaften, das zeitabhängige Verhalten und die Nachbearbeitungsmöglichkeiten wurden mit hochauflösenden und hochpräzisen Methoden evaluiert. Dazu gehören verschiedene AFM-Modi, Elektronenmikroskopie, schnelle Rasterkalorimetrie, photothermische IR-Spektroskopie, EDX, XPS und konfokale Fluoreszenzmikroskopie. Die Multifunktionalität und das sensorische Potenzial der mikrogefertigten MPLS-Materialien, die von Muscheln inspiriert sind, wurden nachgewiesen. Die Ergebnisse dieses Projekts tragen zu einem besseren Verständnis der zugrundeliegenden physikalischen und chemischen Mechanismen während des Herstellungsprozesses bei. Durch die Erforschung der sich daraus ergebenden Beziehungen des Struktur-Eigenschafts- Verhaltens wurden neue fortschrittliche MPLS-Funktionsmaterialien und Entwicklungsstrategien vorgeschlagen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Long-Time Behavior of Surface Properties of Microstructures Fabricated by Multiphoton Lithography. Nanomaterials, 11(12), 3285.
Dudziak, Mateusz; Topolniak, Ievgeniia; Silbernagl, Dorothee; Altmann, Korinna & Sturm, Heinz
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High‐Precision Micropatterning of Polydopamine by Multiphoton Lithography. Advanced Materials, 34(18).
Topolniak, Ievgeniia; Elert, Anna Maria; Knigge, Xenia; Ciftci, Goksu Cinar; Radnik, Jörg & Sturm, Heinz
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2D and 3D Micropatterning of Mussel‐Inspired Functional Materials by Direct Laser Writing. Small, 20(13).
Tavasolyzadeh, Zeynab; Tang, Peng; Hahn, Marc Benjamin; Hweidi, Gada; Nordholt, Niclas; Haag, Rainer; Sturm, Heinz & Topolniak, Ievgeniia
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Micropatterning of Mussel-Inspired Materials: Empower selective functionality. 4th International Forum on Biochips and Microfabrication (BioCHIP) 2024, Berlin, Germany.
Topolniak, Ievgeniia
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Multiphoton Lithography of Interpenetrating Polymer Networks for Tailored Microstructure Thermal and Micromechanical Properties. Small, 20(37).
Silbernagl, Dorothee; Szymoniak, Paulina; Tavasolyzadeh, Zeynab; Sturm, Heinz & Topolniak, Ievgeniia
