Hochparallele Erzeugung monodisperser Partikel mit mikrostrukturierten Multikanaldüsen

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Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll 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 Tropfengeneherung sollen im Rahmen des Vorhabens superhydrophobe Oberflächen untersucht 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.