Das Projekt "PLATOX - In-vitro- und In-vivo-Untersuchungen zur Generierung validierter Toxizitätsdaten für Graphen-Nanoplättchen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin (ITEM) durchgeführt. Graphen-Nanopartikel mit seitlichen Längen von 0.5, 5 und 25 Mikro m zeigt Depositionseffizienzen von 45-10%. Somit können relativ große Partikel (bis 20 Mikro m) dennoch den Alveolarbereich der Lunge erreichen und dort akkumulieren. Die toxikologische Charakterisierung von Graphenen ist noch nicht vollständig erfolgt. In einem 5tägigen Inhalationstest zeigten Graphen-Nanoplättchen ein geringeres toxisches Potenzial als mehrwandige Kohlenstoff-Nanoröhren (MWCNT; Knäuelform). Im vorliegenden Vorhaben soll eine Auswahl (Graphen, Graphenoxid, Graphitoxid, Carboxy-Graphen) miteinander verglichen und das Toxizitätpotential in einer Rangfolge bewertet werden. Verschiedene Graphene werden mit Referenzen einem Toxizitäts-Screening unterzogen. Zunächst soll eine Auswahl unter kommerziellen Graphenen getroffen werden. Als Referenzen werden ein Testruß und ein MWCNT verwendet; - WP1. In einem In-vitro-Screening mit zelltoxischen und gentoxischen Endpunkten werden die Graphene mit der stärksten/geringsten toxischen Wirkung bestimmt; - WP2. Zur Validierung der In-vitro-Ergebnisse wird eine 28-Tage-Inhalationsstudie mit Betrachtung entzündlicher, gentoxischer und histopathologischer Endpunkte durchgeführt; - WP3. Mit den Daten wird eine Risikobewertung vorgenommen; - WP4. Projektmanagement; (Text gekürzt)
Das Projekt "Multifunktionelle nanoskalige Korrosionsschutzpigmente für Beschichtungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung durchgeführt. In westlichen Industrieländern entstehen insgesamt jährliche Kosten von schätzungsweise bis zu ca. 10 Prozent des Bruttoinlandprodukts durch Korrosion von Stahl und es ist ein allgemeiner Trend vorhanden die existierenden Lacksysteme zu vereinfachen. Es besteht deshalb ein starkes Bedürfnis, insbesondere bei den KMU der Lackhersteller und Endanwender, die Effizienz insbesondere von Schutzbeschichtungen zu steigern. Hier setzt das Projekt an. Durch Einsatz von neuartigen nanoskaligen plättchenförmigen Partikeln mit unterschiedlichen Funktionalitäten wie UV- Schutz und aktiver Korrosionsschutz, als auch mit Partikeln, welche die Barriere- und mechanischen Eigenschaften verbessern, soll die Effizienz von Schutzbeschichtungen wesentlich verbessert werden. Hierbei können die Partikel je nach Art und Stärke der Belastung in unterschiedlichen Verhältnissen als modulares System kombiniert werden. Um die Partikel zusätzlich möglichst effizient zu gestalten, wird versucht, durch organische Modifizierung zusätzlich Stratifizierungseigenschaften zu implementieren. Das Ziel des Projekts besteht in erster Linie darin, Pasten bzw. Konzentrate von möglichst farbneutralen und transparenten neuartigen funktionellen Partikeln zu synthetisieren, welche modular kombiniert in die Schutzbeschichtungen eingearbeitet werden können und welche so optimal die Effizienz und Beständigkeit dieser Schutzbeschichtungen steigern. Die hierdurch erreichbare Effizienzsteigerung sollte es ermöglichen, die bisherigen Schutzbeschichtungen durch einen Zweischichtaufbau, bestehend aus einer hocheffizienten Grundierung- sowie einem entsprechenden Decklack, herzustellen. Schon die Etablierung einer Schutzbeschichtung mit besserem UV-Schutz bzw. Wetterbeständigkeit oder einem effektiveren aktiven Korrosionsschutz wäre ein großer Fortschritt und würde den KMU, welche in diesem wichtigen Marktsegnet tätig sind, eine starke Markposition verschaffen und so deren Wettbewerbsfähigkeit nachhaltig steigern.
Das Projekt "multiKAT - Ressourceneffizienz und unkonventionelle 'All-Polyethylene'-Nanocomposite für den Leichtbau durch Tandem-Katalyse, kompartimentierte Multizentren-Katalysatoren und mesoskopische Formreplikation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Freiburger Materialforschungszentrum durchgeführt. Durch die Verwendung von Faser verstärkten Werkstoffen können in vielen Materialbereichen die Eigenschaften der jeweiligen Polymere erheblich verbessert werden. Typische Fasern wie z.B. Glasfasern sind im Vergleich zum Polymermaterial sehr schwer und verhindern daher oft den Einsatz im ressourceneffizienten Leichtbau. Außerdem ist ein werkstoffliches Recycling praktisch unmöglich. Alternativen wie Nanofüllstoffe sind toxikologisch oft sehr bedenklich und darüber hinaus schwer verarbeitbar. Auf Basis von sehr leichtem und umweltfreundlichen Polyethylenen (PE) sollen in diesem Projekt neuartige Materialien entwickelt werden, bei denen die Faserverstärkung durch bereits während des Herstellprozesses gebildetem ultra-hoch molekularen PE (UHMPE) erreicht wird. Für optimale Materialeigenschaften ist es erforderlich, dass sich das Matrixpolymer und das UHMPE ideal mischen. Da klassische Verfahren wie die Extrusion hier immer versagt haben, zielt dieses Projekt auf eine Mischung direkt am Ort des Entstehens des Polymers: Am Katalysatorkorn, direkt im Polymerisationsreaktor. Hinzu ist die Entwicklung der neuen Klasse der 'Multi-Zentren-Katalysatoren' erforderlich. Das Matrixpolyethylen, das UHMPE und auch das essentielle Comonomer 1-Hexen werden im Abstand von wenigen Nanometern simultan produziert und damit ideal gemischt. Ohne die Notwendigkeit aufwendige Reaktorkaskaden zu verwenden, sollen mit den Multi-Zentren-Katalysatoren durch Katalysator-induzierte Nanostrukturbildung, polymere Werkstoffe mit überlegenen Eigenschaften wie erhöhter Dimensionsstabilität kombiniert mit Matrixverstärkung, Gas- und Flüssigkeitssperrwirkung sowie elektrischer Leitfähigkeit und erhöhter Schadenstoleranz realisiert werden. Entwicklungsziele des Projekts sind neue gas- und flüssigkeitsdichte PE-Behälter für Flüssiggas, korrosionsfördernde Bio-Treibstoffe, aggressive Chemikalien, neuartige PE-Batteriegehäuse sowie neue PE-Werkstoffe mit erhöhter Wertschöpfung pro Tonne Rohstoff durch verbesserte Bilanz von Festigkeit, Steifigkeit, Schlagzähigkeit und Wärmeformbeständigkeit.
Das Projekt "multiKAT - Ressourceneffizienz und unkonventionelle 'All-Polyethylene'-Nanocomposite für den Leichtbau durch Tandem-Katalyse, kompartimentierte Multizentren-Katalysatoren und mesoskopische Formreplikation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Basell Polyolefine GmbH durchgeführt. Im Multikat Projekt sollen durch Tandem-Katalyse, kompartimentierte Multizentren-Katalysatoren und Katalysator-induzierte Nanostrukturbildung ('mesoskopische Formreplikation') neuartige Katalysatoren und Materialien entwickelt werden. Ziel bei der Werkstoffentwicklung sind leicht verarbeitbare und vollständig recyclingfähige 'All Polyethylene' Nanocomposite mit in-situ erzeugten UHMWPE Nanoplättchen und Nanofasern, die keinen Zusatz von schweren anorganischen Fasern, Füllstoffen oder von toxikologisch bedenklichen und schwer dispergierbaren Nanofüllstoffen erfordern. An den Universitäten Heidelberg und Konstanz werden neue Übergangsmetallkomplexe für die Trimerisierung von Ethylen bzw. die Herstellung von ultra-hochmolekularem Polyethylen(UHMPE) hergestellt. Diese Komplexe werden dann in Zusammenarbeit mit der Universität Freiburg und Lyondell Basell für den technischen Einsatz heterogenisiert. Dabei wird spezieller Wert darauf gelegt, dass durch die Wahl von Trägermaterial und -verfahren sowie des Polymerisationsverfahrens die angestrebte Katalysator-induzierte Nanostrukturbildung erfolgt. Diese sortenreinen Polyethylene werden sowohl verarbeitungstechnisch als auch anwendungstechnisch untersucht. Zur Demonstration der Leistungsfähigkeit des neuen Werkstoffs werden ein oder mehrere Polymere in den Technikumsmaßstab übertragen. In Zusammenarbeit mit Magnasteyer wird dann ihre Eignung als Material zur Herstellung von Kraftstofftanks evaluiert.