Gefördertes Forschungsprojekt

Projektbeschreibung

Hintergrund

Das von der Carl-Zeiss-Stiftung geförderte und von Prof. Dr. Jörn Lübben koordinierte Gesamtprojekt „SmartMaterial“ ist interdisziplinär ausgerichtet. Übergeordnetes Projektziel ist die Entwicklung und Charakterisierung smarter Funktionsmaterialien für Technische Textilien und Intelligente Verpackungskonzepte. Das Projekt ist auf drei Jahre angelegt und beinhaltet zwei Teilprojekte, die von den Fakultäten Engineering (Prof. Dr. Jörn Felix Lübben) und Life Sciences (Prof. Dr. Markus Schmid) bearbeitet werden. Die Entwicklung intelligenter chemikalien-, temperatur- sowie feuchteschaltbarer Funktions- und Indikatorschichten für Technische Textilien und Intelligente Verpackungen bereichert den Forschungsschwerpunkt, der sich in den letzten Jahren an der Hochschule Albstadt-Sigmaringen etabliert hat: Nachhaltige Entwicklung – Smarte Materialien und Produkte (NESP).

Im ersten der zwei Teilprojekte sollen Intelligente Technische Textilien und faserbasierte Werkstoffe eingesetzt werden. Diese fungieren als kontrollierbarer Filter für Wasserdampf und dienen somit der Kontrolle des Mikroklimas für das Wohlbefinden des Menschen wie z.B. in Form eines T-Shirts. In Kombination mit Verpackungen ist im Rahmen des Projektes die Entwicklung und Nutzung smarter Fasern als Sensoren zur Anzeige der Frische von Lebensmitteln und/oder zur Feuchtegehaltregulation geplant.

Intelligente Verpackungen können einen Beitrag zur Reduktion der jährlich über 12 Mio. Tonnen anfallenden Lebensmittelabfällen in Deutschland leisten. Entlang der Lebensmittelwertschöpfungskette liegt ein großes Reduktionspotential von Lebensmittelabfällen beim Verbraucher. Befragungen zeigen, dass viele Verbraucher Lebensmittel allein aufgrund eines überschrittenen Haltbarkeitsdatums und unabhängig von der eigentlichen
Genusstauglichkeit wegwerfen. In diesem Projektvorhaben sollen daher Intelligente Verpackungskonzepte entwickelt werden, welche die Genusstauglichkeit der verpackten Lebensmittel anzeigen.

Zielsetzung

In den zwei Teilprojekten Intelligente Technische Textilien und Intelligente Verpackungen sollen zunächst die nachfolgend beschriebenen Ziele verfolgt und diese dann in einer smarten Faserverbundverpackung zusammengeführt werden.

TEILPROJEKT INTELLIGENTE TECHNISCHE TEXTILIEN

Teilprojektleitung: Prof. Dr. Jörn Felix Lübben

Am Standort Albstadt sollen, als Folgeprojekt des RespothermTex-Projektes, unter der Teilprojektleitung von Professor Dr. Jörn Felix Lübben Oberflächen von Fasern oder Flächen nach einer Metallisierung als leitfähige und heizbare Substrate für eine aktive Regulierung dienen. Als Schnittstelle zwischen Metallschicht und interaktiver Oberschicht sollen innovative Verbindungsmoleküle („Linker“) eingesetzt werden. Diese reduzieren die Korrosionsanfälligkeit der Metalle deutlich und führen dadurch zu einem langlebigeren und verlässlicheren Funktionsmaterial. Als Funktionsträger kommen interaktive Materialien und Indikatoren zum Einsatz, mit denen sensorische und aktorische Funktionen erzeugt werden sollen. Das An- und Ausschalten der Funktionen soll sowohl aktiv via Computer- bzw. Mobilesoftware („App“) als auch passiv über die klimatischen Umgebungsbedingungen möglich sein. Damit sollen neue Anwendungsgebiete für Technische Textilien und Smarte Verpackungsmaterialien erschlossen werden.

Avisierte Ziele:

• Entwicklung von neuartigen smarten faserbasierten Funktionsmaterialien für aktiv hygro-thermal schaltbare Filter und chemische Sensoren.
• Entwicklung von Methoden für Herstellung und Charakterisierung dieser.
   

TEILPROJEKT INTELLIGENTE VERPACKUNGEN    

Teilprojektleitung: Prof. Dr. Markus Schmid

Das Teilprojekt zur Entwicklung neuer Intelligenter Verpackungen wird am Standort Sigmaringen unter der Leitung von Professor Dr. Markus Schmid durchgeführt und ist dort optimal im Kontext des Sustainable Packaging Institutes (SPI) im Bereich der Smarten Verpackungen eingebettet.

Das Ziel dieses Teilprojektes ist die Reduktion von Lebensmittelabfällen vor allem beim Verbraucher. Dafür sollen geeigneter Abbauprodukte bei Verderbnis von Lebensmittel (z.B. Stoffwechselprodukte von Mikroorganismen) identifiziert werden. Anschließend sollen mögliche Indikatoren für deren Detektion, basierend auf der direkten Wechselwirkung zwischen der reaktiven Substanz des Indikators (intelligenter Werkstoff) und den chemischen Verbindung, entwickelt und charakterisiert werden. Erprobt werden beispielsweise Verpackungsfolien mit Frischeindikatoren, die ihre Farbe ändern, wenn das verpackte Produkt ungenießbar geworden ist.

Avisierte Ziele:

• Entwicklung eines höchst zuverlässigen und kostengünstigen Intelligenten Verpackungskonzeptes auf der Basis nachwachsender Rohstoffe zur Anwendung in Lebensmittelverpackungen.
• Validierung der Indikatorverpackungen mittels klassischer mikrobiologischer Verfahren zur Bereitstellung höchst zuverlässiger und marktfähiger Intelligenter Verpackungskonzepte.

Schlagworte

Intelligente Verpackungskonzepte; Lebensmittelverpackung; Technische Textilien; Smarte Materialien; Faserbasierte Funktionsmaterialien; Hygro-thermal schaltbare Filter; Chemische Sensoren

Forschungsschwerpunkt:

NESP | Nachhaltige Entwicklung - Smarte Materialien und Produkte