Mikolei, Joanna Judith (2024)
Selektiv adressierbare Grenzflächen in Papier über Faserpräfunktionalisierung.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.26083/tuprints-00026396
Dissertation, Erstveröffentlichung, Verlagsversion
Kurzbeschreibung (Abstract)
Papier besitzt ein großes Potenzial für Spezialanwendungen wie zum Beispiel als Material zur Substitution von Einwegplastik oder im Bereich der Diagnostik sowie Sensorik. Diese Spezialanwendungen benötigen eine gezielte Gestaltung der Papierbenetzbarkeit, der Fluidverteilung, sowie der intrinsischen Papierporosität. Ziel dieser Arbeit war das Verständnis und die Kontrolle der Benetzbarkeit wie auch des Fluidflusses in allen Papierdimensionen, so wie die Papierporosität über die Verwendung von silicabasierten Beschichtungen. Dafür wurden, basierend auf Vorarbeiten, zwei Silicabeschichtungsstrategien optimiert (Dip-Coating) beziehungsweise entwickelt (Stir-Coating), die eine gezielte Silicaverteilung in allen Papierdimensionen und somit die Integration von komplexeren Benetzungsmustern ermöglichen. Das gezielte Einbringen von nanoskaligen Poren und somit die Gestaltung der spezifischen Papieroberfläche sowie Papierporosität erfolgte über mesoporöse Silicabeschichtungen. Basierend auf einem multi-methodalen Analyseansatz konnte, mit zum Teil für Papiere neu entwickelten Methoden, die Silicabeschichtungsbildung verstanden, sowie der Einfluss der Silicabeschichtungen und deren Verteilung im Papier auf die Benetzbarkeit wie auch auf den Fluidfluss auf makroskopischer und mikroskopischer Ebene untersucht werden. Dadurch ließ sich zum Einen Wasser während Benetzungs- und Trocknungsprozessen im Papier lokalisieren und zum Anderen die wasserdirigierenden Eigenschaften der Silicabeschichtungen verstehen. Es wurden drei unterschiedliche Imbibitionsmechanismen identifiziert und der Einfluss der Silicabeschichtung auf diese analysiert. Die für Papier entwickelten Beschichtungsstrategien zur Kontrolle der Benetzbarkeit wie auch des Fluidtransportes konnten auf Baumwollfäden übertragen werden. Der Transfer auf Baumwollfäden ermöglichte die Integration von unterschiedlichen Funktionalitäten über die einfache Verknüpfung von verschieden funktionalisierten Fäden. Dies erlaubte den Aufbau von komplexen Fädennetzwerken in denen Fluide kontrolliert durchgeleitet werden können, was von Bedeutung für Multisensorik- und Diagnostikanwendung sein kann.
Typ des Eintrags: | Dissertation | ||||
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Erschienen: | 2024 | ||||
Autor(en): | Mikolei, Joanna Judith | ||||
Art des Eintrags: | Erstveröffentlichung | ||||
Titel: | Selektiv adressierbare Grenzflächen in Papier über Faserpräfunktionalisierung | ||||
Sprache: | Deutsch | ||||
Referenten: | Andrieu-Brunsen, Prof. Dr. Annette ; Biesalski, Prof. Dr. Markus | ||||
Publikationsjahr: | 29 Mai 2024 | ||||
Ort: | Darmstadt | ||||
Kollation: | 154, XXVII Seiten | ||||
Datum der mündlichen Prüfung: | 27 November 2023 | ||||
DOI: | 10.26083/tuprints-00026396 | ||||
URL / URN: | https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/26396 | ||||
Kurzbeschreibung (Abstract): | Papier besitzt ein großes Potenzial für Spezialanwendungen wie zum Beispiel als Material zur Substitution von Einwegplastik oder im Bereich der Diagnostik sowie Sensorik. Diese Spezialanwendungen benötigen eine gezielte Gestaltung der Papierbenetzbarkeit, der Fluidverteilung, sowie der intrinsischen Papierporosität. Ziel dieser Arbeit war das Verständnis und die Kontrolle der Benetzbarkeit wie auch des Fluidflusses in allen Papierdimensionen, so wie die Papierporosität über die Verwendung von silicabasierten Beschichtungen. Dafür wurden, basierend auf Vorarbeiten, zwei Silicabeschichtungsstrategien optimiert (Dip-Coating) beziehungsweise entwickelt (Stir-Coating), die eine gezielte Silicaverteilung in allen Papierdimensionen und somit die Integration von komplexeren Benetzungsmustern ermöglichen. Das gezielte Einbringen von nanoskaligen Poren und somit die Gestaltung der spezifischen Papieroberfläche sowie Papierporosität erfolgte über mesoporöse Silicabeschichtungen. Basierend auf einem multi-methodalen Analyseansatz konnte, mit zum Teil für Papiere neu entwickelten Methoden, die Silicabeschichtungsbildung verstanden, sowie der Einfluss der Silicabeschichtungen und deren Verteilung im Papier auf die Benetzbarkeit wie auch auf den Fluidfluss auf makroskopischer und mikroskopischer Ebene untersucht werden. Dadurch ließ sich zum Einen Wasser während Benetzungs- und Trocknungsprozessen im Papier lokalisieren und zum Anderen die wasserdirigierenden Eigenschaften der Silicabeschichtungen verstehen. Es wurden drei unterschiedliche Imbibitionsmechanismen identifiziert und der Einfluss der Silicabeschichtung auf diese analysiert. Die für Papier entwickelten Beschichtungsstrategien zur Kontrolle der Benetzbarkeit wie auch des Fluidtransportes konnten auf Baumwollfäden übertragen werden. Der Transfer auf Baumwollfäden ermöglichte die Integration von unterschiedlichen Funktionalitäten über die einfache Verknüpfung von verschieden funktionalisierten Fäden. Dies erlaubte den Aufbau von komplexen Fädennetzwerken in denen Fluide kontrolliert durchgeleitet werden können, was von Bedeutung für Multisensorik- und Diagnostikanwendung sein kann. |
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Alternatives oder übersetztes Abstract: |
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Freie Schlagworte: | Papierfunktionalisierung, Benetzbarkeit, Mikrofluidik, Nanoporen, Sol-Gel-Chemie, keramische Beschichtungen, Papierherstellung | ||||
Status: | Verlagsversion | ||||
URN: | urn:nbn:de:tuda-tuprints-263961 | ||||
Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): | 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie | ||||
Fachbereich(e)/-gebiet(e): | 07 Fachbereich Chemie 07 Fachbereich Chemie > Ernst-Berl-Institut 07 Fachbereich Chemie > Ernst-Berl-Institut > Fachgebiet Makromolekulare Chemie |
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Hinterlegungsdatum: | 29 Mai 2024 12:24 | ||||
Letzte Änderung: | 03 Jun 2024 05:20 | ||||
PPN: | |||||
Referenten: | Andrieu-Brunsen, Prof. Dr. Annette ; Biesalski, Prof. Dr. Markus | ||||
Datum der mündlichen Prüfung / Verteidigung / mdl. Prüfung: | 27 November 2023 | ||||
Export: | |||||
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