Hochparallele Erzeugung monodisperser Partikel mit mikrostrukturierten Multikanaldüsen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen des Forschungsvorhabens sollte während der Dauer von zwei Antragsperioden ein neuartiges, mikrotechnisch hergestelltes mehrkanaliges Düsensystem („Sprühkopf") zur hochparallelen und kontinuierlichen Generierung monodisperser Partikel experimentell untersucht und numerisch modelliert werden. Das System besteht aus einer sternförmigen Düse und einem Aktuator, welche pneumatisch angetrieben werden. Durch mikrofluidische Effekte in der Düse werden die Flüssigkeitstropfen bereits innerhalb der Düse einzeln erzeugt, und umschlossen vom Gasstrom, nacheinander abgegeben. Der Machbarkeitsnachweis (Proof of Concept) der einkanaligen kontinuierlichen Erzeugung monodisperser Tropfen wurde vom Antragsteller bereits demonstriert und zusätzlich mit numerischen Simulationen verifiziert. Für bessere Reproduzierbarkeit der Tropfengenerierung sollen im Rahmen des Vorhabens superhydrophobe Oberflächen hergestellt werden. Mit dem Inline-Sensor der Arbeitsgruppe von Prof. Ripperger, TU Kaiserslautern, soll die einkanalige und später die mehrkanalige Erzeugung monodisperser Tropfen untersucht werden. In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. Urbanetz, TU Graz, sollen mit Hilfe des Systems mannitolumhüllte Wirkstoffpartikel erzeugt werden. Schließlich soll anhand eines mehrkanaligen Sprühkopfes mit bis zu 400 Düsen die Wechselwirkung außerhalb und innerhalb des Düsensystems untersucht und dessen Tauglichkeit für industrielle Anwendungen demonstriert werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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„StarJet: Pneumatische Generierung monodisperser Tropfen wässriger Lösungen im Nano- bis Picoliterbereich." SPRAY 2010 - 9. Workshop über Sprays, Techniken der Fluidzerstäubung und Untersuchungen von Sprühvorgängen, 3.- 5. Mai 2010, Heidelberg
Tropmann, A.; Koltay, P.; Metz, T.; Paust, N.; Zengerle, R.; Ziegler, C.
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"Monodisperse Migroparticle Generation from Aqueous Solutions", Proceeding of the 16th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (Transducers '11), Beijing, China, June 5-9, 2011, pp. 1460-1463
A. Tropmann, N. Lass, N. Paust, C. Ziegler, R. Zengerle and P. Koltay
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"Pneumatic dispensing of nano- to picoliter droplets of liquid metal with the StarJet method for rapid prototyping of metal microstructures", Microfluidics and Nanofluidics. 2011
A. Tropmann, N. Lass, N. Paust, T. Metz, C. Ziegler, R. Zengerle und P. Koltay
