Filtration

Stellen Sie sich Filtration vor, die nicht auf dichte Barrieren angewiesen ist – sondern Verunreinigungen in einem ultraleichten, dreidimensionalen Netzwerk einfängt.

Aeromaterialien ermöglichen leistungsstarke Filtration durch die Kombination aus frei zugänglicher Oberfläche, offener Porosität und anpassbarer Struktur – für optimale Rückhaltung und Durchfluss.

Die Herausforderung

Moderne Filtersysteme müssen ein Gleichgewicht zwischen Filterleistung, Durchflussrate und Energieverbrauch herstellen. Herkömmliche Filter stehen oft vor einem unvermeidbaren Zielkonflikt:

  • Ein hoher Wirkungsgrad führt zu Druckverlust und Energieverlust

  • Dichte Materialien verstopfen schnell und müssen häufig ausgetauscht werden

  • Einwegmaterialien verursachen Abfall und belasten die Umwelt

  • Die aufgefangenen Schadstoffe können nicht neutralisiert werden und gelangen möglicherweise wieder in den Luftstrom.

  • begrenzte Kontrolle über die Selektivität im Mikro- und Nanobereich

  • Sperrige Systeme erhöhen Größe, Gewicht und Betriebskosten

Da die Anwendungsbereiche von der industriellen Filtration über die Wasseraufbereitung bis hin zur Luftreinigung reichen, wächst der Bedarf an leichten, leistungsstarken und hochselektiven Filtrationslösungen.

Was Aeromaterialien leisten können

Aeromaterialien bestehen aus einem offenen, vernetzten 3D-Netzwerk mit extrem hoher Porosität und Oberfläche. Dies ermöglicht:

  • Hohe Durchlässigkeit bei geringem Druckabfall
    Flüssigkeiten können ungehindert durchfließen, während Verunreinigungen in der Struktur zurückgehalten werden

  • Elektrisch angetriebene Selbstreinigung

    Da das Aeromaterial elektrisch leitfähig ist, kann es durch Joule-Erwärmung die aufgefangenen organischen Schadstoffe zersetzen – wodurch der Filter wiederholt regeneriert wird, ohne dass er ausgetauscht werden muss

  • Große aktive Oberfläche 
    Maximiert die Wechselwirkung zwischen dem Material und Partikeln, Molekülen oder Schadstoffen

  • Einstellbare Porenstruktur
    Ermöglicht die gezielte Steuerung bestimmter Partikelgrößen oder Filtrationsbereiche

  • Funktionalisierungspotenzial
    Die Oberflächenchemie kann für selektive Adsorption (z. B. chemischer Schadstoffe) angepasst werden

  • Leichte und skalierbare Formen
    Geeignet für großflächige Filter, ohne dass sich das Gewicht wesentlich erhöht

  • Multifunktionalität
    Die Filtration lässt sich mit thermischen, elektrischen oder katalytischen Effekten kombinieren – einschließlich der Echtzeitüberwachung des Filterbeladungszustands und des Luftdurchsatzes

Dies ermöglicht effiziente Filtersysteme, die den Durchfluss aufrechterhalten und gleichzeitig die Abscheideleistung steigern und die regeneriert werden können, anstatt entsorgt zu werden.

Anwendungs-beispiele

Luftfiltersysteme
Hochleistungsfilterung mit geringem Druckabfall – auch für medizinische Einrichtungen und Reinräume, wo Selbststerilisation entscheidend ist

Wasseraufbereitung 
Entfernung von Mikroverunreinigungen, Partikeln oder neu auftretenden Schadstoffen – mit der Möglichkeit zur gezielten Abscheidung und kontrollierten Freisetzung persistenter Substanzen wie PFAS

Industrielle Prozessfiltration
Abscheidung von Partikeln oder Aerosolen in Produktionsumgebungen

Chemische Filtration und Adsorption
Gezielte Abscheidung spezifischer Verbindungen durch funktionalisierte Oberflächen

Filtermedien der nächsten Generation
Leichte Alternativen zu herkömmlichen Faser- oder Membranfiltern

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Relevante wissenschaftliche Veröffentlichungen

Die extrem hohe Porosität und die offene innere Struktur des Materials machen es zu einem idealen Material für die Filtration. Seine elektrische Leitfähigkeit verleiht ihm eine zusätzliche Funktion: Der Filter kann sich selbst erhitzen, um aufgefangene Verunreinigungen zu zersetzen.

Multifunctional, self-cleaning air filters based on graphene-enhanced ceramic networksReimers et al. — Device (CellPress), 2023 Demonstriert ein mit Graphen verstärktes Filtermedium, das über 95 % der Mikroorganismen und Feinpartikel auffängt und sich anschließend durch Joule-Erwärmung auf über 300 °C selbst sterilisiert. Die Lebensdauer des Filters wird im Vergleich zu herkömmlichen Systemen um mindestens das Dreifache verlängert – und der Filter kann seinen eigenen Beladungszustand in Echtzeit überwachen. Lesen Sie die Veröffentlichung