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Erzeugung eines biomimetischen Knochenersatzmaterials mittels gerichteter Erstarrung

 

Dipl.-Ing. Soenke Wienecke

 

Bei der gerichteten Erstarrung wird eine Suspension gezielt von nur einer Seite her eingefroren, so dass sich dendritische Eiskristalle bilden, wie sie in Abb. 1 zu sehen sind.

Abb. 1: Dendritische Eiskristallbildung

Die Eiskristalle bilden sich in dieser Form aufgrund eines Temperatur- und Konzentrationsgefälles. Je höher die Gefälle sind, um so schneller wachsen die Kristalle und umso schmaler werden sie. Bei der Eiskristallbildung gefriert nur das Wasser und die Suspensionspartikel werden in die Kristall-Zwischenräume verdrängt und bilden auf diese Weise eine Gitterstruktur.

 

Wird das Eis in einem anschließenden Prozessschritt aus dieser Gitterstruktur heraus sublimiert, bleibt nur das Gitter übrig. Abb. 2 zeigt Kollagenschwämme, die auf diese Weise hergestellt wurden. Der Aufbau, mit dem knochenähnliche Strukturen auf diese Weise erstellt werden sollen, ist in Abb. 3 dargestellt.

Abb. 2: Kollagenschwamm, der mit der Methode der gerichteten Erstarrung erstellt wurde Abb. 3: Schematischer Aufbau der Versuchsanlage