Isolatorbasierte DEP-Filtration
Die meisten herk?mmlichen DEP-Anwendungen basieren auf mikrofluidischer Technik, also auf sehr kleinen Ma?st?ben der Kan?le und Elektroden, und werden bei geringen Durchflüssen betrieben. Ma?stabsvergr??erungen sind schwierig, da der Feldgradient sehr stark mit der Entfernung vom erzeugenden Elektrodenarray abnimmt. Mit der dielektrophoretischen Filtration forschen wir an einer M?glichkeit, diese inh?rente Limitierung zu umgehen. Hierbei wird der für die DEP notwendige Feldgradient durch die St?rung des Felds an isolierenden Strukturen erzeugt. Die isolierenden Strukturen k?nnen z. B. por?se Keramiken, Glaskugelschüttungen oder Polymergewebe sein, die dann als (elektrisch) schaltbare Filter fungieren. Hierin ist der Feldgradient vom Durchsatz entkoppelt, was ein Betrieb im pr?parativen oder sogar industriellen Ma?stab m?glich macht. Sind die Filterstrukturen gro? genug gew?hlt, sodass keine Partikel durch Gr??enausschluss abgetrennt werden, so lassen sich gefangene Partikel nach Abschalten des Feldes rückgewinnen.
Aktuelle Forschungsthemen sind die materialselektive Trennung von Mikropartikeln z. B. Elektrodenmaterialien aus Lithium-Ionen-Batterien oder das Vordringen in den Nanoplastikbereich bei Beibehaltung der hohen Durchs?tze.
Entwicklung der DEP-Kanalgr??e über die Projektlaufzeit. Links: DEP-Mikrokanal zur Untersuchung der grundlegenden Zusammenh?nge. Partikel mit einem Durchmesser von weniger als 5 ?m werden in den Gradientenmaxima an den Feldst?rern (S?ulen) reversibel gefangen und k?nnen anschlie?end durch Remobilisierung wieder freigesetzt werden. Rechts: DEP-Filter, bei dem die mikroskopischen S?ulen durch ein regelm??ig gewebtes Kunststoffgitter ersetzt wurden. Der Durchsatz konnte in diesem Prototyp bereits um den Faktor 1000 gesteigert werden.
Prinzipskizze einer 澳门皇冠_皇冠足球比分-劲爆体育dimensionalen Trennung nach Gr??e, Form und Material in einem DEP-Filter. In 澳门皇冠_皇冠足球比分-劲爆体育eren Schritten werden zun?chst alle Partikel bis auf eine Art im Filter zurückgehalten und anschlie?end selektiv wieder herausgel?st. Die Abscheidung und Remobilisierung werden durch die Frequenz f des elektrischen Feldes gesteuert und erfolgen eigenschaftsspezifisch. Der Graph auf der linken Seite zeigt, welche Partikel im Verlauf des Experiments am Kanalauslass detektiert werden.
Offene DEP Filterzelle als Beispiel für DEP-Filtration in por?sen Medien. In der Mitte ist die Filterkeramik zwischen den beiden Elektroden zu sehen.
Im Streckprozess umgeformte fluoreszierende Polystyrol-Mikropartikel zur Untersuchung des Formeinflusses.
Relevante Publikationen zu diesem Thema
Kepper, M. (2025). Tailoring of filtration matrix design in dielectrophoretic filtration: towards selective separation for industrial tasks. Dissertation, Universit?t Bremen (Germany).
https://doi.org/10.26092/elib/3617
Weirauch, L., Giesler, J., Pesch, G. R., Baune, M., & Th?ming, J. (2024). Sorting microparticle mixtures by multiple properties in a single dielectrophoretic filter. Results in Engineering, 23, 102641.
https://doi.org/10.1016/j.rineng.2024.102641
Kepper, M., Rother, A., Th?ming, J., & Pesch, G. R. (2024). Polarisability-dependent separation of lithium iron phosphate (LFP) and graphite in dielectrophoretic filtration. Results in Engineering, 21, 101854.
https://doi.org/10.1016/j.rineng.2024.101854
Weirauch, L. (2023). Multidimensional sorting of microparticles in electrically switchable dielectrophoretic filters. Dissertation, Universit?t Bremen (Germany).
https://doi.org/10.26092/elib/2692
Pesch, G. R., & Du, F. (2021). A review of dielectrophoretic separation and classification of non‐biological particles. Electrophoresis, 42(1-2), 134-152.
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