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Jahresbericht 2021

Vom Rohstoff zu Hochleistungs-, Funktions- und biobasierten Fasern
From raw materials to high-performance, functional and bio-based fibers

• Forschung und Entwicklung in der Fasertechnologie – Erspinnung von Hochleistungsfasern,
maßgeschneiderten Funktionsfasern und Fasern natürlichen Ursprungs / Research and development of
fiber technology – Spinning of high-performance fibers, customized functional fibers and natural-based fibers
• Weiterentwicklung der Spinntechniken (Nassspinnen, Schmelzspinnen, Elektrospinnen), thermische
Faserumwandlungen und 3D-Druck / Further development of spinning techniques (wet spinning, melt spinning,
electrospinning), thermal conversion of fibers and 3D-Printing
• Entwicklung und Konstruktion neuer Anlagemodule für die Spinnanlagen / Development and construction
of spinning moduls
• Polymer- und Partikelsynthese / Synthesis of polymers and particles

Das ITM verfügt entlang der gesamten Wertschöp- die gezielt als Implantate im Tissue Engineering ein-
fungskette über eine große Expertise in der Ent- gesetzt werden können.
wicklung von vielseitig einsetzbaren, faserbasierten
Hochleistungstextilien. Als Grundlage dienen maßge- Ein weiterer Schwerpunkt der wissenschaftlichen
schneiderte Endlosfilamentgarne, die in Faserspinn- Arbeiten liegt in der tiefgreifenden Erforschung
prozessen aus innovativen Materialien hergestellt maßgeschneiderter Kohlenstofffaser (engl. carbon
werden. Hierfür werden die polymeren Ausgangs- fiber (CF))-Präkursoren. Dabei kommen Materialien,
stoffe in einen fließfähigen Zustand überführt und wie PAN, Lignin oder Cellulose, sowie Nanokohlen-
nach der Extrusion durch zielgerichtet konstruierte stoffen (z. B. CNTs oder Graphen) zum Einsatz und
Spinndüsensysteme verfestigt. Auf Basis ganzheitli- es werden skalenübergreifende Mechanismen bei
cher und fundierter Kenntnisse erfolgen die Auswahl, der Faserbildung und die Minimierung von Struk-
Variation und Kombination von Materialien und Pro- turfehlern erforscht. Ein wichtiger Forschungszweig
zessparametern. Mit Hilfe der am ITM vorhandenen beschäftigt sich dabei mit der Entwicklung multifunk-
Lösungsmittel- und Schmelzspinntechnologien ent- tionaler CF durch die Ausbildung von interkonnektie-
wickeln die Wissenschaftler:innen auf diese Weise renden Poren in den Präkursorfasern (siehe Abb. 2)
bedarfsgerechte Fasern, die verschiedenste Hoch- für Energie- und Wasserstoffspeicherung. Durch die
leistungsanwendungen ermöglichen. definierte Einstellung der Transport- und Diffusions-

a b a b
Abb. 1: Chitosan und Chitin aus Krustentieren (a) sowie Abb. 2: Nasssgesponnnes Chitosangarn; REM- (a) und
Chitin-Melanin aus Exuvien von Soldatenfliegen und LM-Querschnittsaufnahme aus einem Schliffkörper (b) /
Exuvien (b) / Raw chitosan materials (a) and chitosan and Chitosan raw materials and wet-spun chitosan yarn; SEM (a)
chitin from custacean as well as exuvia from soldier flies and cross-section image (b)
and exuvia (b)
Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im prozesse während der Koagulation und der Orien-
Bereich Lösungsmittelspinnen werden mit Hilfe tierung der Makromoleküle im Nassspinnprozess
einer Pilotspinnanlage der Firma FOURNÉ POLY- können die Porengrößen und -verteilung in den
MERTECHNIK GMBH realisiert und umfassen bspw. PAN-Präkursoren und damit für die resultierenden
Biofasern aus Chitosan oder Kollagen, Hochleis- CF gezielt beeinflusst werden.
tungsfasern auf Polyacrylnitril (PAN)-Basis als Koh-
lenstofffaserpräkursoren sowie piezo-sensitive Für die Erforschung der Verarbeitung der neuarti-
Fasern und Formgedächtnisfasern. Einen großen gen Präkursoren zu CF stehen dem ITM in Zusam-
Kenntnisstand besitzt das ITM in der Verspinnung menarbeit mit dem Institut für Leichtbau und Kunst-
von biologisch hochreinem Chitosan. Damit können stofftechnik (ILK) der TU Dresden im 2018 eröffneten
unter anderem mit der Netshape-Nonwoven-Tech- Research Center Carbon Fibers (RCCF)-Technikum
nologie oder durch elektrostatisches Beflocken tex- eine kontinuierliche Stabilisierungs-, Carbonisie-
tile Trägerstrukturen (Scaffolds) hergestellt werden, rungs- und Ultra-Hochtemperatur(UHT)-Linie im

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