Vortrag im LGL: "Wat huet Bulli mat Nanotech ze dinn? - Vom Tonmaterial zum Nanokomposit"

23.02.18

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Prof. Jean-Frank Wagner skizziert in diesem Vortrag der Reihe "Les Glorieux Lycéens" des Lycée de Garçons Luxembourg den Weg vom natürlichen Tonmineral zum Nanokomposit und liefert vielfache Anwendungsbeispiele werden aufgezeigt.

Natürlich vorkommende Tone und Tonschlämme („Bulli“) bestehen hauptsächlich aus sehr feinkörnigen Mineralpartikeln. Ein typisches Tonteilchen besteht aus mehreren ca. 1 Nanometer dicken Alumosilikatschichten mit lateralen Abmessungen im Bereich von mehreren hundert Nanometern, die sich zu dicken Stapeln von 10-50 Schichten zusammenfügen. Durch ihre geringe Größe besitzen sie eine sehr hohe spezifische Oberfläche an denen chemische Reaktionen und physikalische Wechselwirkungen stattfinden. 

Ein wichtiger natürlicher Effekt ist die Selbstorganisation der einzelnen Schichtsilikatpakete zu sogenannten Kartenhausstrukturen. Dies kann Tonen z.B. thixotrope Eigenschaften verleihen, d.h. bei Rühren oder Schütteln verhält sich die Tonsubstanz wie eine Flüssigkeit, sobald man damit aufhört, verfestigt sich diese wieder. Durch eine gezielte Veränderung der Mineraloberflächen kann man Tonpartikel nach Belieben manipulieren und sogenannte Nanoclays (clay = Ton) oder Nanokomposite herstellen. Diese finden vielfache Anwendungen im Alltag.

Vielfache Anwendungsbeispiele

So benutzt man z.B. Nanotone seit einigen Jahrzehnten zur Einstellung der Fließeigenschaften in der Kosmetik- und Agrarindustrie sowie im Lebensmittelbereich. Auch bei der Papierherstellung, in der Gießereiindustrie, der Bau- und Bohrindustrie sind Tone ein wesentlicher Bestandteil vieler Produkte. Tonminerale fungieren auch in vielen Medikamenten als Trägermedium für eine kontrollierte Abgabe der Wirkstoffe. Mit Nanoton versetzte Kunststoffe (Schichtsilikat-Polymer-Nanokomposite) verleihen diesen deutliche bessere mechanische Eigenschaften wie Zugfestigkeit, Bruchfestigkeit, Abrasions- und Form- beständigkeit während gleichzeitig ihr spezifisches
Gewicht niedrig bleibt.

Andere interessante Eigenschaften wie eine erhöhte Hitzebeständigkeit, eine deutlich verringerte Entflammbarkeit, eine hohe
Beständigkeit gegenüber Chemikalien und gute Barriereeigenschaften gegenüber Gasen und Flüssig- keiten gewinnen zunehmend an Bedeutung. Der weltweite Markt für Nanoclays wächst und es wird geschätzt, dass er in wenigen Jahren mehrere Milliarden US-Dollar betragen wird. 

Der Vortrag - Wann und Wo?

Am Donnerstag, 1. März 2018 um 18 Uhr im Physikauditorium des LGL, place Auguste Laurent, Luxembourg.

Über Jean-Frank Wagner

Jean Frank Wagner genannt Fränk ist seit 1993 Professor und Lehrstuhlinhaber für Geologie an der Universität Trier. Er hat an der Universität Innsbruck Erdwissenschaften (Geologie und Mineralogie) und Bauingenieurwesen studiert. Von 1983 bis 1985 war er Vertragsassistent am Institut für Geologie und Paläontologie der Universität Innsbruck, von 1986 bis 1992 Hochschulassistent am Lehrstuhl für Angewandte Geologie der Universität (TH) Karlsruhe. Dort habilitierte er 1992 nach Vorlage der Habilitationsschrift “Verlagerung und Festlegung von Schwermetallen in tonigen Deponieabdichtungen - Ein Vergleich von Labor und Geländestudien”. Von 2000 bis 2010
war Pr. Wagner Präsident des „conseil scientifique“ des Fonds National de la Recherche du Luxembourg (FNR). Er erhielt 1992 den Karl-Jasmund-Preis der deutschsprachigen Ton und Tonmineralgesellschaft (A/CH/BRD).

Seine Arbeitsgebiete:
- Standortsuche und Untergrunderkundung von Mülldeponien
- Optimierung von Deponieabdichtungen und Dichtwandmassen
- Schadstoffverlagerung und -festlegung im Untergrund, Altlastensanierung
- Ausweisung von Trinkwasserschutzzonen, Grundwasseranalytik und -modellierung
- Ton- und Tonmineralaktivierung für Ökozemente
- Hangstabilität und Rutschungen
- Paläoböden als erdgeschichtliche Quellen zur Rekonstruktion von Paläoklimata
- Geologie und Paläogeographie des Trierer und Luxemburger Raumes

Autor: LGL
Foto: LGL

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Infobox

Vortragsreihe - Les Glorieux Lycéens

Im Rahmen seines 125. Geburtstags organisiert das Lycée de Garçons Luxembourg eine Vortragsreihe mit ehemaligen Schülern und Professoren des Gymnasiums.