Skalierbarer Mikrokapillarreaktor mit integriertem Multi-Parameter-Mikrosensornetzwerk zur kontinuierlichen Prozessanalyse in chemischen Mikroreaktionsanlagen

Der Fokus dieses Forschungsvorhabens liegt in der Entwicklung einer in-line Prozessmesstechnik für Mikrokapillarreaktoren zur Prozessanalyse in der chemischen Mikroverfahrenstechnik. Als herausragendes Merkmal gilt die zeitgleiche Erfassung mehrerer chemischer Reaktionszustände durch ein Multi-Parameter-Mikrosensornetzwerk auf Basis der thermischen Massen-durchflussmessung, Konduktometrie und dielektrischen Impedanzspektroskopie. Dazu wird ein neuartiger Mikrokapillarreaktor mit integriertem Mikrosensorchip incl. Sensorelektronik entwickelt. Die dielektrischen und konduktiven Medieneigenschaften werden durch elektrische Impedanz-spektrenanalyse integrierter impedimetrischer Mikrosensoren bestimmt. Änderungen der Wärmeleitfähigkeit/ Wärmekapazität werden durch thermische Massendurchflusssensoren detektiert. Potenzielle Nutzer der Ergebnisse sind vornehmlich den Gebieten Elektrotechnik, Mikrosystemtechnik sowie chemische Industrie und Verfahrenstechnik zuzuordnen. Aufgrund der völlig neuen Möglichkeiten der Prozessanalyse stellt das entwickelte System ein wichtiges Werkzeug zur Prozessintensivierung dar. Es eignet sich sowohl für das schnelle und automatisierte Screening von Prozessparametern als auch für den Aufbau von Produktionsanlagen. Weiterhin können die Erkenntnisse genutzt werden, um miniaturisierte Analysesysteme, sogenannte Lab-on-a-Chip, zu entwickeln. Damit liefert dieses Forschungs-vorhaben die Grundlage für völlig neue Mikroreaktorgenerationen und Absatzmärkte. Im Hinblick auf die Nachhaltigkeit des Forschungsvorhabens ist damit zu rechnen, dass die entwickelte in-line Analytik auch in andere Anlagenkomponenten integriert wird. Neben wissenschaftlichen Publikationen gilt der Aufbau einer mikroverfahrenstechnischen Pilotanlage als wichtigste Maßnahme zum Ergebnistransfer. Die Anlage soll als Innovationsträger für Unternehmen dienen, um neue Produkte und mikroverfahrenstechnische Prozesse zu entwickeln.