Feinste Pulver mit exakt definierten Eigenschaften, Mikrometerpartikel die mit Nanopartikeln beschichtet werden, kleinere elektrische und elektronische Bauteile, spezifisch andockende Medikamente - alle diese Herausforderungen sind teilpräsent in der Partikeltechnologie, einer Sparte der Industrie, die immer schneller wächst, da hier große Wertschöpfungspotentiale liegen. Für alle diese Herausforderungen ist das mechanische Hybridization System eine potentielle Lösung. Einige Beispiele sollen im Folgenden einen Überblick über die Möglichkeiten des Verfahrens geben.

Elektronik

In der Elektronik ist es interessant, Leitfähigkeiten von Partikeloberflächen einzustellen. Ein Beispiel hierfür ist die Beschichtung von Rußpartikeln mit Polymethylmetacrylat (PMMA). Wie Abb. 1 zu entnehmen ist, befindet sich auf dem Ruß eine diskrete PMMA-Schicht. Durch die Gestalt dieser PMMA-Schicht, dass heißt durch eine unterschiedliche Beladung der Rußoberfläche mit PMMA lässt sich gezielt eine Leitfähigkeit an der Partikeloberfläche einstellen. Weitere Materialien, die sich durch besondere Oberflächeneigenschaften auszeichnen werden z.B. als Tonerpulver, Photokondensatoren, im Rapid Prototyping und in der Gaschromatographie eingesetzt.

Metallurgie

Auf der einen Seite werden im Anwendungsbereich Pulvermetalle und Pulvermetallurgie Materialien aufgrund der Fließeigenschaften und Sintereigenschaften. Auf der anderen Seite kann auf mechanischem Weg eine neuartige Kombination von Pulvern generiert werden, die aufgrund der festen Verbindung in der Anwendung ähnlich wie Legierungen funktionieren können.

Des Weiteren können durch eine Einlagerung von Nanopartikeln in die Metalle Spezialeffekte an den Korngrenzen der Metalle erzeugt und so z.B. die Fließ- und Sintereigenschaften verbessert werden. Das Metall wird durch die Verarbeitung plastisch so deformiert, dass ein quasi runder Partikel entsteht. Es ist leicht einsichtlich, dass die runden Partikel besser fließen, da diese nicht ineinander verhaken. Für das Sintern ist das vorteilhaft, da das Pulver besser in die Form einläuft und somit zu einer höheren Startdichte des Presslings führt. Außer dem Abrunden des zu verarbeitenden Materials ist vielfach eine Beschichtung mit einem Gleithilfsmittel, wie es einige Polyacrylate darstellen, eine weitere Möglichkeit die Fließ- und Sintereigenschaften von Metallen zu erhöhen. Auch diese Beschichtung ist möglich.

Kosmetik und Pharmazie

In der Kosmetik und Pharmaindustrie werden ebenfalls hochspezifische Produkte benötigt. Werden in der Kosmetik hauptsächlich Produkte zur Aufbringung auf die Haut erstellt, so geben hier die spezifischen Hautpartien vor, welche pH-Werte Substanzen haben dürfen. Modeanforderungen liefern weitere Anforderungen, wie z.B. Vorgaben für die Farbe. Das Gefühl einer Crème in der Hand und auf der Haut sind weitere Faktoren im Design von Hautkosmetika. All diese Faktoren zu berücksichtigen benötigt Partikeldesign, da mittlerweile die Reproduzierbarkeit einer speziellen Qualität von immer grundlegender Bedeutung wird. Abb. 2 steht beispielhaft für ein solch spezifisches Pulver. Hier wurde ein Weißpigment auf einem weichen, hautfreundlichen Trägerstoff aufgebracht.

In der Pharmazie ist das Herstellen hochspezifischer Wirkstoffe Forschungsschwerpunkt aller großen pharmazeutischen Hersteller. Das Andocken von hochspezifischen Eiweißen auf Partikeln zur gezielten Krankheitsbekämpfung oder die Gewährleistung amorpher Produktkonsistenz für die bessere Absorption im menschlichen Körper sind nur zwei Gründe für eine sehr zielgerichtete Bearbeitung von Substanzen (vgl. Abb. 3).

Fazit

Das Hybridization System ist insbesondere für die Veränderung von Oberflächeneigenschaften und -strukturen von Pulvern geeignet. Es können gezielt unterschiedliche Strukturen auf einer Oberfläche erzeugt werden. Die Applikation von sehr feinen Partikeln, die deformierbar sind, kann zur Erzeugung einer vollständigen Beschichtung der größeren Partikel eingesetzt werden. Die Wahl der Menge feiner Partikel ermöglicht neben der vollständigen auch eine unvollständige Beschichtung. Wird hingegen ein hartes Partikel zur Beschichtung eingesetzt, so lässt sich keine vollständige Beschichtung erreichen, wenn das Beschichtungsmaterial rund ist. In diesem Falle ergibt sich maximal eine Struktur ähnlich der des Facettenauges einer Biene. Dennoch kann eine so beschichtete Oberfläche in flüssigem Medium hydrophobisierend wirken, wenn die Teilchenabstände kleiner sind als der Benetzungswinkel der Flüssigkeit. Auch für harte Beschichtungsmaterialien lässt sich wie für weiche Beschichtungsstoffe durch die Menge des eingesetzten Materials die Beschichtungsdichte der Oberfläche variieren und damit gezielt eine Nanooberflächenstruktur auf Mikrometerpartikel herstellen. Der Traum der Forscher, innovative und einzigartige Produkte herzustellen, ist noch lange nicht ausgeträumt - mit dem Hybridization System werden die Grenzen neu gesteckt. Das Hybridization-System erlaubt die Herstellung neuer funktioneller Materialkomposita oder -hybride, es dient zur Verbesserung der Partikel bzw. Pulvereigenschaften wie Fließfähigkeit, Dispergierbarkeit und Benetzbarkeit und zur Herstellung von Ersatzstoffen für teure und seltene Substanzen durch den effektiven, direkten Prozess.