Entwicklung einer effizienten Produktionstechnologie zur Synthese hochreiner, stöchiometrisch und morphologisch definierter Nanopulver
Die Herstellung von Transparent- und Optokeramiken aber auch Aktivmaterialien für Batteriespeicher oder Oxidkeramiken für medizintechnische Produkte setzt immer häufiger Pulverwerkstoffe voraus, die sich durch nanoskalige Korngrößen, hohe Reinheit und eine definierte Phasenzusammensetzung auszeichnen. Hohe Preise und die vielfach noch stark eingeschränkte Verfügbarkeit geeigneter Pulver erschweren jedoch die Etablierung darauf basierender Produkte erheblich, was in erster Linie auf Einschränkungen der heute zur Verfügung stehenden Synthesetechnologien zurückzuführen ist.
Vor diesem Hintergrund sind innovative technische Konzepte für die Pulversynthese gefragt, mit denen die heute limitierenden Prozess- und Qualitätsgrenzen überwunden und somit erstmals die Voraussetzungen für die industrielle Erzeugung von höchst anspruchsvollen Pulverwerkstoffen geschaffen werden können. Die neuartige, von Glatt Ingenieurtechnik entwickelte Technologie der flammenlosen pulsierenden Sprühpyrolyse („Pulversynthese“) besitzt grundsätzlich ein besonders hohes Potential zur Herstellung hochreiner Pulverrohstoffe, allerdings führen die für derartige Stoffsynthesen erforderlichen Prozesstemperaturen von deutlich über 1.000 °C zu einem extrem hohen Energieverbrauch bei einer gleichzeitig nur geringen Produktausbeute und sind mit den derzeitigen anlagentechnischen Lösungen nicht markt- bzw. wettbewerbsfähig.
Um diese grundsätzlich vielversprechende Synthesetechnologie jedoch zukünftig für wirtschaftliche Produktionsprozesse zur Herstellung neuartiger Nanopulver nutzen zu können, werden im hier beantragten Vorhaben folgende Zielstellungen verfolgt:
- Prozess- und Anlagenkonzept für energieeffiziente Hochtemperatur-Pulversynthesen
- Modellansätze zur energieeffizienten Auslegung und Skalierung von Hochtemperatursynthesen
- Erforschung neuartiger Filtrationskonzepte für hohe Produktausbeuten
- Hochtemperatursynthese von hochreinen optokeramischen Nanopulvern
Das von Glatt Ingenieurtechnik verfolgte Arbeitsprogramm konzentriert sich auf die Modellierung und modellgestützte Skalierung der Hochtemperatur-Pulversynthese sowie die anlagentechnische Umsetzung und Evaluierung effizienzoptimierter Syntheseprozesse anhand festgelegter Referenzpulver.
Projektpartner:
- Fraunhofer Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS)
- Glatt Ingenieurtechnik GmbH
Das Projekt „PulsON” wird vom Freistaat Thüringen im Rahmen des Verbundvorhabens Nummer 2021 VF 0015 gefördert.
Funding period: 23.08.2021 – 30.06.2023
Weitere Informationen zu diesem Thema und verwandten Themen finden Sie auch in den folgenden Veröffentlichungen:
Veröffentlichter Fachbeitrag: ‚Keramische Rohstoffe aus dem pulsierenden Heißgasstrom‘, PDF, deutsch
Veröffentlichter Fachbeitrag: ‚Pulversynthese mit Plus: Beschichtetes Zirkonoxid für die Medizintechnik‘ PDF, deutsch
Veröffentlichter Fachbeitrag: ‚Mit Pulversynthese zum neuen Batteriewerkstoff‘, PDF, deutsch
Januar 2022: Glatt erweitert Technologiezentrum um neue Laboranlage für Pulversynthese
Juni 2021: Fraunhofer IKTS betreibt weltweit ersten flammenlosen Hochtemperatur-Pulversynthese-Reaktor