• Integrierte Prozessketten von der Partikelsynthese bis zur Beschichtung in direkt verbundenen Laboren („Linked Facilities“).
• Breites Methodenspektrum für die Formulierung und Dispergierung von Nanopartikeln in maßgeschneiderten Flüssigkeiten und Polymeren.
• Skalierbare Beschichtungs- und Formgebungsverfahren vom Labor- bis zum Technikumsmaßstab (u. a. Druck-, Sprüh- und Rakelprozesse).
• Kombination von Laser-, Plasma- und thermischen Verfahren zur gezielten Einstellung von Schichtmorphologie und Materialeigenschaften.

DISPERGIERUNG – VON NANOPARTIKELN ZUR STABILEN DISPERSION
Nanopartikel werden nur selten direkt nach der Synthese zu Festkörpern verarbeitet. In der Regel überführen wir sie zunächst in Flüssigkeiten und erzeugen stabile kolloidale Dispersionen. Solche Systeme sind leichter zu handhaben, verhindern Aggregation und bilden die Grundlage für reproduzierbare, skalierbare Prozessschritte.
 

Durch langjährige Erfahrung können wir Lösungsmittel, Stabilisatoren und Partikeloberflächen gezielt aufeinander abstimmen. So entstehen Tinten, Pasten oder Slurries mit definierten Fließ- und Trocknungseigenschaften, die sich für sehr unterschiedliche Anwendungen eignen – von porösen Elektroden über Katalysatorschichten bis hin zu Funktionsmembranen.

Ein zentrales Thema ist die direkte Überführung von Partikeln aus der Gasphasensynthese in Flüssigphasen. Die dafür entwickelten Konzepte erlauben es, die Vorteile der kontinuierlichen Partikelherstellung mit den Anforderungen einer industriellen Formulierung und Weiterverarbeitung zu verbinden.
 

FUNKTIONALISIERUNG – OBERFLÄCHEN GESTALTEN, EIGENSCHAFTEN STEUERN
Die Funktionalisierung ist der Schlüssel, um Nanopartikel prozessierbar zu machen und ihre Eigenschaften zu definieren. Durch organische Liganden, Polymere oder anorganische Hüllen passen wir die Oberfläche an das jeweilige Prozessmedium und die Zielanwendung an.

Dadurch lassen sich zum Beispiel Benetzbarkeit, Ladung, Dispergierbarkeit oder Bindung an eine Matrix gezielt einstellen. Kern-Schale-Konzepte ermöglichen es, mehrere Funktionen zu kombinieren – etwa katalytische Aktivität im Kern und Stabilität oder Selektivität in der Hülle.
 

Gleichzeitig beeinflusst die Funktionalisierung die spätere Mikrostruktur des Materials: Über Polymerketten, Vernetzungsreaktionen oder spezifische Bindungsstellen können wir die Ausbildung von Porosität, Leitpfaden oder mechanischer Stabilität steuern. Damit entscheidet dieser Schritt maßgeblich darüber, wie gut ein Material in die nachfolgenden Prozessschritte integrierbar ist und welche Performance im Bauteil erreichbar wird.
 

Für die Weiterverarbeitung stehen im NETZ zahlreiche Verfahren zur Verfügung, mit denen Pulver, Dispersionen, Komposit- und Hybridmaterialien in funktionale Schichten oder Volumenkörper überführt werden. Dazu zählen unter anderem:
 

- Drucktechniken (z. B. Inkjet-, Sieb- oder Tiefdruck).

- Sprüh- und Beschichtungsverfahren.

- Rakel- und Gießprozesse für großflächige Schichten.

- Press- und Sinterprozesse für verdichtete Bauteile.

- Plasma- und Laserverfahren zur nachträglichen Strukturierung und Modifikation von Oberflächen.
 

Über diese Prozessschritte können wir Schichtdicke, Porosität, Nano- und Mesostruktur sowie Grenzflächen gezielt beeinflussen. Im Zusammenspiel mit analytischen Methoden und Modellierung lassen sich Prozessparameter und Materialdesign so aufeinander abstimmen, dass die gewünschten elektrischen, optischen, katalytischen oder mechanischen Eigenschaften erreicht werden.
 

MATERIALVERARBEITUNG IN LINKED FACILITIES
Die Prozesskette der Materialverarbeitung spiegelt sich direkt in der NETZ-Gebäudestruktur wider: Synthese, Dispergierung, Funktionalisierung und Prozessierung sind in „Linked Facilities“ räumlich so angeordnet, dass Proben ohne Unterbrechung und bei Bedarf unter Schutzatmosphäre durch alle Schritte geführt werden können. Dadurch bleiben empfindliche Nanomaterialien vom ersten Wachstumsschritt bis zur fertigen Schicht oder zum Bauteil unter optimalen Bedingungen und die gesamte Kette kann systematisch untersucht und optimiert werden.