< Terug naar vorige pagina

Project

Voorbereiding van poreuze materialen met behulp van fase-inversiebenadering

Het doel van dit doctoraatsproject is een studie van de bereiding van poreuze (bio) polymere materialen met een goed gedefinieerde microstructuur van poriën die geschikt zijn voor verschillende toepassingen, zoals membraanscheidingen of scaffolds in tissue engineering. De belangrijkste methode die wordt gebruikt voor de fabricage van poreuze materialen die in dit project worden onderzocht, is de fase-inversie, die uit verschillende stappen bestaat: (i) vorming van een homogeen oplosmiddel-polymeermengsel, (ii) extern geïnduceerde verandering in Gibbs-vrije energie van het mengen fasescheiding, (iii) verwijdering van het oplosmiddel uit de 'bevroren' poreuze polymeermatrix. De wijziging van de vrije energie van Gibbs bij het mengen kan op verschillende manieren worden gedaan, bijvoorbeeld door niet-mengbare soorten (niet-oplosmiddel) aan het systeem toe te voegen (niet-oplosbare fasescheiding, NIPS), of door snelle afname van thermische energie (thermisch geïnduceerde fasescheiding, TIPS). Dit werk zal zich richten op het testen van zowel NIPS als TIPS, evenals hun combinatie (N-TIPS). Als primair experimenteel project omvat het screening op geschikte polymeer-oplosmiddel (-nonoplosmiddel) combinaties (waarbij ook rekening wordt gehouden met de mogelijke biocompatibiliteit van de voorbereide weefselsteiger), thermodynamische karakterisering van het systeem (inclusief de theoretische beschrijving), constructie van het apparaat voor materiaalfabricage , voorbereiding van het poreuze materiaal en karakterisering van de morfologie en technische eigenschappen (bv. scheidingsprestaties, dynamica van biologische afbraak, mechanische eigenschappen). Er zijn twee uiteindelijke doelstellingen van dit project: (i) experimentele mapping tussen de fysische condities van de fasescheiding en de uiteindelijke morfologie van het geprepareerde materiaal, en (ii) opschaling van het proces en optimalisatie van de productiemethode van het materiaal, inclusief verwijdering van oplosmiddelen. Het project zal daarom bijdragen tot het begrip van hetero-fase materiaalmorfogenese tijdens het fasescheidingsproces, en zal nieuwe klassen materialen aanbieden die geschikt zijn voor echte toepassingen. De student zal werken met zowel traditionele polymeren als met nieuw opkomende biologisch afbreekbare materialen, en krijgt de kans om state-of-the-art methoden van morfologische karakterisering te gebruiken, waaronder scanning elektronenmicroscopie (SEM), atomic force microscopy (AFM), 3D computed micro-tomografie (CT), confocale Raman-microscopie en andere. Het project zal worden uitgevoerd in nauwe samenwerking met het Tsjechische bedrijf MemBrain, Central European Institute of Technology (CEITEC) en Process Engineering for Sustainable Systems Section van de Katholieke Universiteit Leuven (KU Leuven).

Datum:2 dec 2020 →  Heden
Trefwoorden:scaffolds, porous material, biopolymers, polymers, membranes, thermally induced phase separation, phase separation, polymer foams
Disciplines:Biomaterialen, Nanochemie, Theorie en design van materialen, Chemische thermodynamica en energetica, Weefselengineering, Membraantechnologie
Project type:PhD project