Multifunktionale mikrofluidische Papiere und ionische Flüssigkeiten als Basis für selektive und sensitive elektrochemische Sensoren

• Antragsteller: Professor Dr. Markus Biesalski; Professor Dr.-Ing. Bastian Etzold
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 465690040

Das Ziel der Projektverlängerung ist es neuen Papier-Sandwich-Aufbau als Plattform für ein multifunktionales (mikrofluidisches, emulusionstrennendes, lokal mit Phasenwechselmaterial temperierbares, elektrochemisches) Element zu realisieren. Durch diese Plattform soll der effiziente Einsatz von minimalen Mengen an ILs (engl. ionic liquids für ionische Flüssigkeiten) zur Steigerung der Selektivität und Sensitivität elektrochemischer Schwermetall-Sensoren ermöglicht werden. Zur effizienten Extraktion von Schwermetallionen aus wässrigen Lösungen sollen ILs/Wassermischungen mit kritischen Punkt zwischen Raumtemperatur und Wassersiedetemperatur verwendet werden. Oberhalb des kritischen Punktes vermischt sich die IL schnell in der homogenen Lösung. Nach Unterschreiten des kritischen Punktes entsteht eine Emulsion, in der die Schwermetalle in der IL-Phase angereichert sind. Das langsame Absetzverhalten der beiden Phasen soll durch die Papiermikrofluidik beschleunigt werden, in dem durch den Oberflächenkontakt die Emulsion gebrochen und die für die elektrochemische Analytik notwenige IL Phase selektiv weitertransportiert wird. Weiterhin soll der negative Einfluss der geringen Leitfähigkeit der IL durch Erhöhen der Temperatur und minimieren des Abstandes der Elektroden unterdrückt werden. Vor allem für den letzte Punkt werden definierte Papiere gleichzeitig als Abstandshalter im µm Bereich sowie als Fluidkanal für die IL maßgeschneidert. Um eine ausreichende lokal veränderliche Temperaturkontrolle im Papier-Sandwich-Aufbau zu erzielen, werden Phasenwechsemmaterial-Sandwichelementen in Kombination mit Graphitpapierheizer untersucht. Längerfristig ist es Ziel mittels der neuen Papier-Sandwich-Aufbauten eine neue Plattform für papierbasierte und elektrochemische Anwendungen zu etablieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen