Jövőorientált magas technológiai anyagok

Kétségtelenül a műanyagok az anyagok teljes spektrumában kiemelkedő helyet foglalnak el. Tulajdonságaik és funkcióik révén a műanyagok számos területen feltáratlan alkalmazási lehetőségeket és innovációs potenciált nyitnak meg. Az anyagtudomány és különösen a műanyagfejlesztés az iparágban fontos átfogó technológiának számít, és garanciát jelent a gazdasági sikerekhez.

A műanyagok verhetetlenek. Szálmegerősített, részecskés töltött vagy habosított formában mechanikailag rendkívül strapabírók. Additívákkal és funkciókkal felszerelve nemcsak stabilak és külső behatásokkal szemben ellenállóak, hanem jellemző rájuk a javított anyagtulajdonságok, valamint különleges optikai, elektromos és hőmérsékleti képességek, energiát tároló, érzékelő és működtető vagy akár önjavító funkciók.

A műanyagok multifunkcionalitását ma az építőiparban nemcsak az alkalmazási szélesség, hanem különösen a fenntartható energia- és erőforrás-hatékonyság szempontjából értékelik. Újszerű szálas kompozit anyagok és könnyű szerkezetű anyagok kulcsfontosságúak az autóiparban az energiafogyasztás és a széndioxid-kibocsátás csökkentésében. A műanyagokat az autóiparban számos területen alkalmazzák, az eszközöktől a speciális identitás-technológiákig.

Műanyag elektronika

A speciális optikai és elektromos tulajdonságokkal rendelkező műanyagok fejlesztése fellendülést mutat. A kromogén, fototróp polimerek alkalmazása, amelyek reagálnak például fényhatásokra, új piacokat nyit meg, például világító polimerek OLED-ekként való feldolgozása révén. Napelemek és napenergia modulok gyártási eljárásai, valamint intelligens napvédő üvegfelületek egyre fontosabbá válnak az energiafogyasztás és költségcsökkentés keretében.

Nanomaterialok

Különböző területeken, például elektromos kapcsolódobozokban, világítótestekben és különösen az anyagfelületek funkcionalizálásában vagy feljavításában már nanomaterialokat használnak. Az orvostudományban és a gyógyszeriparban új hatóanyag-hordozóként működnek, és teljesen új kezelési módszereket tesznek lehetővé. Emellett funkcionális adalékanyagként már az élelmiszeriparban is alkalmazzák.

A Quantum Dots néven ismert új típusú nanorészecskék egyedi tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyeket a részecskeméret és a felület passziválása különböző ligandumokkal állít be. Ezek a különleges tulajdonságok számos alkalmazási területen hasznosak, például kijelzőtechnológiában, fotovoltaikában vagy bankjegyek védelmében, de orvosi terápiában is. Jelenleg környezetbarát módszereket és hatékonyságnövelő lehetőségeket fejlesztenek a kutatásban.

A gyártásban alkalmazható nanorészecskék és azok stabilizálása egyaránt lehetőségeket és kihívásokat rejt magában. Egyrészt a mikro- és nanorészecskék új perspektívákat nyitnak különböző alkalmazástechnológiákban, másrészt az analitika és az egészségvédelem számára jelentős kihívásokat jelentenek.

Biopolimerek

A biopolimerek természetes makromolekuláris szintézistermékek, amelyek megújuló nyersanyagokból származnak. Ipari szinten elérhető biopolimerek, mint például cellulóz, keményítő, lignin, chitosan, növényi és állati fehérjék, speciális eljárásokkal nyerhetők a mezőgazdasági és erdészeti termékekből. Céljuk, hogy az olajat mint alapanyagot kiváltsák megújuló nyersanyagokkal. Új megoldásokat fejlesztenek az alapanyag-biztonság és a káros kibocsátások csökkentése érdekében.

Lenyűgöző sokféleségük miatt a biopolimerek számos termékfejlesztés alapját képezik, és kimeríthetetlen potenciállal rendelkeznek különböző alkalmazások optimalizálására.

A biobázisú termékek fejlesztése során a funkció, gazdaságosság és biztonság kerül a középpontba. A biopolimerek alkalmazása ma már az élelmiszeriparban, gyógyszeriparban, orvostechnikában, vegyiparban, műanyagfeldolgozásban és járműgyártásban is megszilárdult.

A kutatás fókuszában a funkcionális biopolimerek fejlesztése és a folyamatfeltételek vizsgálata áll. Legújabb kutatások néhány esetben a terméktulajdonságok javulását mutatják a biobázisú és hagyományosan szintetizált műanyagok kombinációjával. A burkoló biopolimerek és azok nanorészecskéi vagy funkcionális adalékanyagai forradalmi alkalmazási lehetőségeket sejtetnek.

High End- és ultrafinom analitika

Az új anyagok kulcsfontosságúak a fenntartható jövő szempontjából. Az ilyen magas teljesítményű anyagok fejlesztéséhez és tulajdonságaik bizonyításához megbízható analitikai módszerek szükségesek. A modern anyagok és funkcionális anyagok alkalmazási területei szinte korlátlanok. Az ipari alkalmazások mellett a műanyagokat minden napi életben, a szükségleti cikkektől a csomagolóanyagokig használják. A kutatás-fejlesztés iránti igény magas, és az egyre szélesebb körű új funkcionális anyagok és anyagok megjelenése növeli az analitikai követelményeket.

Innovatív szintézis- és elemzési módszerek, mint amilyeneket az analitica kiállításon mutatnak be, az új anyagok kutatásának és vizsgálatának motorjai.

A műanyag-analitika az iparág szemszögéből

Dr. Jürgen Blumm, a Netzsch Gerätebau ügyvezető igazgatója szerint a műanyag-analitika egyik fontos iránya a gyors, megbízható és magas szintű automatizált mérési eljárások irányába mutat. „Ezenkívül a mintavételtől a minták előkészítésén át a kísérlet végrehajtásáig és az értékelésig a lehető legegyszerűbbé kell tenni a folyamatot” – állítja Blumm. „Ma olyan időket élünk, amikor okostelefonokkal és tabletekkel dolgozunk. Ezek az eszközök úgy vannak tervezve, hogy sok képzés vagy erőfeszítés nélkül kezelhetők legyenek. A jövő mérési technológiája ezt a trendet fogja követni.”

Az analitica 2016-on a Netzsch bemutatja elsőként az „Eplexor-DMA”-t. Ezek a dinamikus mechanikus vizsgálóberendezések olyan erősségeket tesznek lehetővé, amelyeket a hagyományos laboratóriumi eszközök nem érnek el. Új rendszereket mutatnak be a Termikus Analízis és Gázanalitika összekapcsolására is. „Különösen büszkék vagyunk a FT-IR és a termogravimetria közvetlen összekapcsolására szolgáló, a Netzsch által szabadalmaztatott rendszerre” – mondja Blumm, és hangsúlyozza, hogy „természetesen az új kezelőfelület a szoftverben a Smart-Mode-tal abszolút a trendek között van”.

A mai elvárásoknak megfelelő, legegyszerűbb kezelhetőség a hagyományos termikus analízis berendezéseknél is megvalósult a Netzsch által. „A kutató is képes komplex mérési ciklusokat végrehajtani. Az új Smart-Mode szoftver mindkettőt biztosítja: rutinszerű teszteket néhány egérkattintással, ugyanakkor teljes rugalmasságot az ambiciózus kutatónak” – magyarázza Blumm. Az új DMAs teljesen új mérési lehetőségeket kínálnak. Például az Eplexor-DMÁ-k képesek mérni a minták méreteit és keresztmetszeteit, ahogyan azokat a valódi termékekben alkalmazzák. Ezáltal csökken a minták előkészítési ideje, és az eredmények különösen inhomogén kompozit anyagok esetén közelebb állnak a valósághoz.

„A műanyag-analitikában a szoftver egyre fontosabb szerepet fog játszani a modern termikus analízis rendszerekben, mert ez a kulcs a felhasználóbarát kezeléshez és az új alkalmazások feltárásához a gyártásban és a kutatásban” – közli Dr. Maria Zweig, a Mettler Toledo képviseletében. „A STARe szoftver a Mettler Toledo folyamatos fejlesztésének eredménye, amellyel minden termikus analízis berendezést egyetlen szoftverplatformról lehet irányítani. Funkcionalitásával és intuitív kezelőfelületével még könnyebbé teszi minden mérési feladat végrehajtását és értékelését. A minőségbiztosítási lehetőségek vagy a rendszerbe történő integráció a meglévő rendszerekhez könnyedén megvalósítható. A felhasználó számára így egy átfogó koncepció áll rendelkezésre, hogy teljes mértékben a saját projektjeire koncentrálhasson.”

A biokeményítő alkalmazási lehetőségei kapcsán Zweig hozzáteszi: „A Mettler Toledo a forradalmi FlashDSC (Gyors Szkennelésű Kalorimetria) fejlesztésével jelentősen hozzájárulhat az alternatív anyagok szerkezeti tulajdonságainak és feldolgozásának megértéséhez.”

Elemzési kilátások

Az új technológiák bevezetése a klasszikus mérési technikákba, ezzel a mérési pontosság növelése és az alkalmazási területek bővítése fontos célkitűzés. „A munkafolyamatok csökkentése az egész analitikai folyamatban szintén nagy szerepet játszik számunkra” – egészíti ki Blumm. „Az automatizálás és az 24/7-es működés kérdése egyre inkább előtérbe kerül. Az Eplexor-DMA esetében már egy lépéssel előrébb járunk. Ez a DMA automatikus mintacsere berendezéssel is felszerelhető, amely képes teljesen autonóm módon mérni különböző mérési módokban és mintázatokkal. Ez jelenleg egyedülálló a világon.”

Anyaganalitika az analitica 2016-on

Az analitica 2016-on bemutatásra kerülnek a legújabb berendezés-konfigurációk és összekapcsolási lehetőségek, valamint a jövőbe mutató trendek az anyagtudományban és anyaganalitikában. Minden anyaghoz és problémához megtalálja a felhasználó a megfelelő megoldást. Az iparág vezető kiállítása átfogó képet nyújt az innovatív eljárásokról, mint például DSC, DMA, TGA, váltott hatású kromatográfia, GPC, magas hőmérsékletű kromatográfia, mezőáramlás-frakcionálás, spektroszkópia, mikroszkópia és képalkotó eljárások, valamint a hozzájuk kapcsolódó szoftver- és automatizálási megoldásokról. Sok módszer költséghatékonyan, gyorsan és hatékonyan alkalmazható a mindennapi laboratóriumi rutinban és minőségbiztosításban. Ismerje meg a világ legnagyobb szakmai találkozóján, az analitica-n a hatékony módszereket és a jövőbeli trendeket az anyaganalitikában.