水中的塑料微颗粒正在成为环境中日益严重的问题. 由Fraunhofer 硅光电中心与其合作伙伴共同开发一种新的过滤系统, 可以更快更容易地监测湖泊和河流的污染情况. 在德国联邦材料研究和测试研究所(BAM)的支持下, 该研究项目的目标是建立一个数据库, 以便对湖泊和河流的污染情况进行分析, 并对污染进行治理.
孔径为50μm激光微加工的原型硅滤光片的显微照片(Fraunhofer CSP)
激光微加工后原型硅过滤器的光学显微照片, 孔径约为50μm(Fraunhofer CSP).
塑料微粒对生态系统的入侵已经成为一个日益严重的环境问题. 目前这些微粒进入湖泊, 河流和废水的途径还不完全清楚. 此外, 没有合适的标准化方法来研究和检测水中的塑料微粒. 然而, 关于环境中塑料微粒的来源, 发生和影响的可靠科学数据库对于解决环境问题是至关重要的.
德国联邦发起的研究项目 '综合系统的代表性诊断策略, 了解特定的塑料夹带进入环境中的情况(RUSEKU)' . 材料研究与测试研究所(BAM)的目标是到2021年开发出一种诊断方法, 以便能够更快, 更标准地测量到湖泊和河流中的微粒夹带. 它还将允许对水的微塑料颗粒污染特别严重的地点进行识别.
快速标准化测量
作为联合研究项目的一部分, Fraunhofer硅光电中心CSP正在与SmartMembranes GmbH一起开发一种特殊的过滤系统, 作为标准化和简单的采样方法的一部分. 级联过滤系统将使用具有确定孔密度和尺寸的特殊硅过滤器, 捕获塑料微粒.
'采样方法是获得关于地下水, 饮用水和废水或地表水中微塑性体积的可靠结论的关键因素. 计划采用一种取样方案, 为这方面做出重大贡献, '负责 Fraunhofer CSP的研究项目的Christian Hagendorf,博士说. '激光和化学蚀刻工艺将用于在硅基板上制作适当的孔尺寸, 其中粒子将被保留在硅基板上. 在实验室的后期分析中, 我们将使用在透射方法中在宽波长范围的红外光下透明的硅的化学成分, 并使光谱测量技术可以看到位于其上的微塑料颗粒, 'Hagendorf补充道.
应用优化滤波系统
影响过滤器质量的另一个重要参数是过滤器的机械强度, 过滤器的机械强度在取样过程中要承载由水流引起的负荷而不断裂. 此外, 过滤器需要具有智能, 优化的孔几何和表面光洁度. 该工作的另一个目标是定义从采样到清洁, 直到与合作伙伴一起分析微塑料颗粒的工作程序. 这种 '智能取样' 应能使微塑料的检测-从取样到快速分析-得到良好的调整.
这种有效可靠的微塑料取样方法将为减少水循环中微塑料的战略和措施打下良好基础. 该联合研究项目由联邦教育和研究部(BMBF)资助, 作为 '环境中的塑料' 研究课题的一部分. 除Fraunhofer CSP外, 参与该项目的还有六家科研机构和三家中小企业.
关于硅光伏Fraunhofer CSP中心
Fraunhofer CSP从事硅晶化, 太阳能模块技术和太阳能硅片生产等领域的应用研究. 该研究所围绕从铸锭生产到模块生产开发新技术, 同时也参与了增值链中新材料的开发. 另外一个研究重点是对太阳能电池和模块的评估, 以及对电气, 光学和微结构材料及元件进行表征. Fraunhofer CSP是Fraunhofer微结构与系统研究所IMWS 和Fraunhofer太阳能系统研究所ISE的一个联合研究机构.
SmartMembranes公司简介
SmartMembranes GmbH是Fraunhofer 微结构与系统研究所IMWS 的分支, 于2009在Halle(萨勒河)成立. 这家公司将自己描述为世界领先的的氧化铝和硅的高阶多孔材料制造商. 其中硅的高阶多孔材料具有明确的可调膜特性和结构参数, 适用于众多创新应用. 除了按照客户要求的规格生产材料外, 公司业务的另一个主要支柱是围绕核心业务开发新工艺和产品.