Capillary Suspensions with Polymeric Bridges

Poröse Materialien werden in einem breiten Anwendungsbereich eingesetzt, wie in der Trenn- und Filtertechnik, sowie als Wärmedämmstoff oder katalytische Materialien je nach ihrer Porengröße. Diese porösen Materialien werden nach ihrer Porosität, d.h. dem Verhältnis des Hohlraumvolumens zum Gesamtvolumen des Materials, klassifiziert. Neben der Porengröße ist außerdem die Struktur des Materials ausschlaggebend, da diese die Porosität und die mechanischen Eigenschaften beeinflusst. Poröse Materialien können in der Natur auftreten, z. B. Gestein oder Holz, oder sie können mit verschiedenen Techniken wie Schäumen, Sacrificial Templating oder über Partikelnetzwerke hergestellt werden. ... mehrSolche partikulären Netzwerke werden wiederum in verschiedene Materialklassen eingeteilt, wie granulare Medien, sphärische Agglomerate, Pickering-Emulsionen und Dispersionen. Durch Variieren der Menge der festen Phase und zweier flüssiger Phasen in einer Dispersion, kann eine weitere Materialklasse realisiert werden, die sogenannten Kapillarsuspensionen.
Kapillarsuspensionen sind Dreiphasensysteme, die aus einer Dispersion von Feststoffpartikeln in Mikrometergröße in einer Hauptflüssigkeit, sowie einer geringen Menge einer zugefügten zweiten nicht mischbaren flüssigen Phase bestehen. Durch das Verhältnis von Partikelanteil, Hauptphase und Zweitphase können die rheologischen Eigenschaften einer solchen Suspension modifiziert werden. Änderungen können zum Beispiel durch eine deutliche Erhöhung der Fließgrenze identifiziert werden, was durch einen Übergang von flüssigkeitsähnlichem zu gelartigem Verhalten aufgrund von Strukturbildung in der Suspension verursacht wird. In den letzten Jahren wurden viele verschiedene Anwendungsgebiete für Kapillarsuspensionen erforscht und untersucht, wie z. B. in der Lebensmitteltechnologie, als Pasten für Batterieelektroden oder druckbare Elektronik, rissfreie Filme, Bioslurries für erneuerbare Energieprozesse und sowohl dichte als auch zelluläre Keramik.
Diese Kapillarsuspensionen wurden von Koos und Willenbacher (2011) in zwei allgemeine Erscheinungsformen eingeteilt: Der capillary state, in dem der Dreiphasenkontaktwinkel θ_(S,B) größer als 90° ist, welchen die Zweitphase (S) auf der Partikeloberfläche ausbildet, während sie von der Hauptflüssigkeit (B) umgeben ist; und der pendular state mit einem Dreiphasenkontaktwinkel von weniger als 90°. Der geringe Anteil der Zweitphase wird in Form von Kapillarbrücken zwischen den mikrometergroßen Partikeln verteilt, was in einem durch Kapillaranziehung stabilisierten Partikelnetzwerk resultiert. Dieses perkolierende Netzwerk aus Partikeln und Kapillarbrücken wurde mittels konfokaler Mikroskopie von Bossler und Koos (2016) visualisiert. Sowohl der pedular als auch der capillary state führen zu einem probendurchspannenden Netzwerk, jedoch mit deutlichen Unterschieden in der Mikrostruktur. Der pendular state ist durch einzelne Kapillarbrücken zwischen den Partikeln (binäre Wechselwirkungen) gekennzeichnet, während der capillary state sich häufig durch Mehrkörperpartikelcluster auszeichnet. Die Struktur solcher Netzwerke kann genutzt werden, um Porosität, Porengröße und Porenstruktur in einem resultierenden verfestigten porösen Material zu steuern, was durch Sintertechniken realisiert werden kann. Während die physikalischen und mechanischen Eigenschaften dieser Produkte gegenüber solchen aus herkömmlicher Massenfertigung Vorteile bieten, sind hohe Sintertemperaturen und eine lange Verarbeitungszeit gegenüber der Vorbereitung, dem Entbindern und dem Sintern eindeutige Nachteile. Daher sollte eine einfachere und energieeffizientere Verarbeitungsroute untersucht werden. Ein möglicher Weg ist die Verfestigung von Kapillarbrücken in der produzierten Suspension.
In dieser Dissertationsschrift wird die direkte Verbindung von Partikeln über Polymerbrücken unter Verwendung von Kapillarsuspension beschrieben. Der Fokus hierbei liegt auf makroporösen Materialien, die aus Glas und Polymeren hergestellt werden. Das Ziel dieser Arbeit war es, ein poröses, multifunktionales, leichtes und festes Material für verschiedene Anwendungsbereiche, wie beispielsweise für Filter- oder Isoliermaterialien, auf umweltfreundliche Weise zu kreieren unter Verwendung kostengünstiger, einfacher Materialien und unkomplizierter Methoden. Daher wurden hohle Glaspartikel mit niedriger Dichte und polymere Brückenmaterialien wie Methylmethacrylat, Hydroxylethylmethacrylat oder Epoxidharz verwendet, um hochporöse, leichte und ausreichend starke Körper zu realisieren. In dieser Arbeit und den jeweiligen Publikationen werden folgende Fragen untersucht und diskutiert:
- Kann ein mit der Hauptflüssigkeit nicht mischbares Monomer oder eine vernetzbare Flüssigkeit zwischen Mikropartikeln platziert werden, um eine Kapillarsuspension zu erhalten?
- Kann ein Monomer direkt in den Kapillarbrücken polymerisiert werden und welchen Einfluss haben die Prozessparameter auf das Molekulargewicht der Polymerbrücken?
- Kann die Kapillarkraft zwischen zwei Partikeln, zusammen mit der Bruchkraft einer verfestigten Brücke, direkt gemessen werden?
- Können potenziell kommerziell anwendbare Materialien durch lokales Verbinden von Mikropartikeln hergestellt werden?
Die Anforderungen an ein geeignetes Material sind:
- Partikel im Mikrometerbereich mit nicht reaktiven Oberflächeneigenschaften.
- Eine Zweitflüssigkeit, die ohne Kontakt zur Luft polymerisieren oder vernetzen kann.
- Eine Hauptflüssigkeit, welche unlöslich mit der Zweitflüssigkeit und gegenüber den Partikeln nicht reaktiv ist. Diese muss des Weiteren einen ausreichenden Tropfenaufbruch der zweiten Flüssigkeit ermöglichen, um geeignete kleine Tröpfchen zwischen den Partikeln zu erzeugen, welche ein probendurchspannendes Netzwerk bilden.
Die Dissertationsschrift beginnt in Kapitel 2 mit einer Einführung in die Methode der Verwendung von Kapillarsuspensionen als Präkursor für die lokale Bindung von Partikeln. Das Kapitel gibt einen Überblick über die Forschung und Anwendungen in diesem Bereich, um die Vielseitigkeit der Methode zu demonstrieren. Die Zusammenfassung des Standes der Technik erfolgt in der ersten Veröffentlichung "Structure of capillary suspensions and their versatile applications in the creation of smart materials ", in der eine Übersicht über verwandte Forschungsergebnisse präsentiert wird. Ausgehend von den Untersuchungen von Bossler (2018) zu Kapillarsuspensionen, lag der Fokus in dieser Veröffentlichung auf den verschiedenen Methoden zur Verbindung von Partikeln. Die Arbeit von Das et al. (2017), in der Hydrogele als Sekundärphase verwendet werden, und die PDMS-Proben von Roh et al. (2017) werden beschrieben. Darüber hinaus werden verschiedene Steuerungs- und Abstimmungsparameter demonstriert.
Kapitel 3 konzentriert sich auf Kapillarsuspensionen mit polymerisierten Brücken mit einem Fokus auf die nanoskaligen chemischen Eigenschaften. Eine Machbarkeitsstudie für die direkte Polymerisation in den Kapillarbrücken wurde durchgeführt, bei der eine einfache Methode für die direkte Polymerisation in den Brücken bei Temperaturen unter 100 °C vorgestellt wird, die weniger Zeit und Aufwand als die bisherigen Methoden erfordert. Das erste Modellsystem mit den oben genannten Anforderungen wurde in dieser zweiten Veröffentlichung "Radical polymerization of capillary bridges between micron-sized particles in liquid bulk phase as a low-temperature route to produce porous solid materials" realisiert. Hier werden hohle mikrometergroße Glaspartikel in einer Suspension unter Zugabe von Wasser und einer geringen Menge Methylmethacrylat eingesetzt, welches unter thermischer Behandlung mit Benzoylperoxid radikalisch polymerisiert wird. Hauf et al. (2017) untersuchen die chemischen Eigenschaften, einschließlich der chemischen Zusammensetzung und der Molekulargewichtsverteilung von Kapillarbrücken aus Poly(methylmethacrylat) (PMMA) zwischen den Glaspartikeln, um zu zeigen, wie die Brückenstruktur und die resultierenden Eigenschaften des porösen Körpers eingestellt werden können. Es wird gezeigt, dass es möglich ist, das Monomer durch das Kapillarsuspensionsherstellungsverfahren zwischen den Partikeln anzuordnen und es dort in situ zu polymerisieren. Dies ist unter 100 °C und in einer vergleichsweise kurzen Zeit von weniger als 5 Stunden möglich. Die chemische Zusammensetzung der polymerisierten Brückenphase und die Molekulargewichtsverteilung werden durch die Monomermenge, die Konzentration des Initiators sowie die experimentellen Bedingungen, wie der Polymerisationstemperatur und -zeit, beeinflusst. Ein unerwartetes Phänomen ist das Auftreten eines fast dreimal höheren Molekulargewichts des Brückenpolymers im Vergleich zum Massepolymer, was durch die effizientere Wärmeübertragung und das große Verhältnis von Oberfläche zu Volumen der kleinen Monomerbrücken, die von Glas und Hauptflüssigkeit umgeben sind, erklärt wird. Darüber hinaus wird ein weiteres Modell mit Glaspartikeln in Paraffinöl mit Zugabe von Hydroxyethylmethacrylat und der Verwendung anderer Partikel wie Graphit unter Verwendung dieses Materialsystems und dieser Verarbeitungsroute vorgestellt. Dies zeigt die Vielseitigkeit der Idee, Monomertröpfchen zwischen Partikeln zu platzieren und zu polymerisieren, um ein probenumspannendes partikuläres Netzwerk zu schaffen, welches nach Abzug der Hauptphase in einem porösen Material resultiert.
In Kapitel 4 wird ein erweitertes AFM-Setup vorgestellt, mit dem die mikromechanischen Eigenschaften von Kapillarbrücken untersucht werden können. Das erweiterte Setup kombiniert ein Atomrasterkraftmikroskop (AFM) mit einer zusätzlichen Kamera, wie in dem in Form einer Veröffentlichung verfassten Kapitel beschrieben wird. Dieses Setup dient zur weiteren Untersuchung und zum besseren Verständnis der interpartikulären Kräfte, die durch die Zweitphase zwischen zwei mikrometergroßen Partikeln auftreten. Mit dieser Anordnung ist es möglich, Pikoliter eines Brückenfluids zwischen zwei Partikel einzubringen, um die Kapillarkräfte der nicht polymerisierten Brücken zu bestimmen, wobei eine visuelle Beobachtung der Brücke in situ erfolgt. Besondere Merkmale dieses Systems sind die direkte Beobachtung des Verhaltens von Kapillarbrücken während des Auf- und Abbaus der Kapillarbrücke, sowie die einfache Berechnung des Benetzungskontaktwinkels zwischen der Flüssigkeitsbrücke und den kugelförmigen Partikeln aus den Kapillarkraftdaten. Eine weitere bemerkenswerte Verbesserung ist der Vergleich der theoretisch berechneten und experimentell ermittelten Hamaker-Konstante durch Kraft-Abstands-Messungen zwischen mikrometergroßen Glaspartikeln in Luft und in Glycerin. Zusätzlich wird ein exemplarisches Experiment zum Bruchverhalten einer vernetzten Epoxy-Brücke zwischen zwei Mikropartikeln vorgestellt.
In Kapitel 5 werden die makroskaligen Eigenschaften von Materialien behandelt, die aus Kapillarsuspensionen mit vernetzten Brücken zwischen hohlen Glaspartikeln mit unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften hergestellt werden. In der Veröffentlichung "Lightweight porous glass composite materials based on capillary suspensions" handelt es sich um ein fortgeschrittenes Verfahren, bei dem Kapillarsuspensionen verwendet werden, um selbstorganisierte poröse Körper mit offenen Porositäten von bis zu 67% bei einer scheinbaren Dichte von nur 200 kg/m3, sowie einer Druckfestigkeit von 0,6 MPa zu erzeugen. Diese Proben bestehen aus hohlen mikrometergroßen Glaspartikeln, die lokal durch Zweikomponenten-Epoxybrücken verbunden sind. Die Vernetzung in Glycerin sorgt für die Erhaltung der Netzwerkstruktur vom nassen in den festen Zustand. Die Dichte der Glas-Epoxid-Materialien reicht an die Dichte von Balsaholz heran und ist vergleichbar mit gängigen Isolationsmaterialien, wie geschäumtem Poly(styrol). Sie weisen jedoch, neben der einfachen Oberflächenmodifizierung, eine Beständigkeit gegen Chemikalien, Lösungsmittel oder thermischer Belastung auf. Darüber hinaus ist der Prozessweg sehr einfach, kostengünstig, verbraucht wenig Energie und ist umweltfreundlich. Mit hydrophilen und hydrophob modifizierten hohlen Glaspartikeln konnten zwei unterschiedliche Partikelnetzwerke mit verschiedenen physikalischen Eigenschaften erzeugt werden. Der variable Parameter war der Kontaktwinkel, der die Brückenform zwischen den Partikeln sowie das resultierende Netzwerk bestimmt.
In Kapitel 6 werden schließlich die Veröffentlichungen und ihre wichtigsten Forschungsthemen zusammengefasst. Dieses Kapitel bietet des Weiteren einen Ausblick auf andere mögliche Anwendungen und zukünftige Arbeiten. Die Vorteile von porösen Materialien, die aus miteinander verbundenen Partikelnetzwerken bestehen, ermöglichen einen breiten Anwendungsbereich, wie z. B. als Materialien für Wärmeaustauschinterphasen, flexiblen und leitfähigen Membranen für die Elektronik, sowie für eine Vielzahl von Filtertechniken. Der Verarbeitungsweg der Erzeugung poröser Körper über Kapillarsuspensionen weist verschiedene Parameter auf, die variiert werden können, um die Eigenschaften des Endprodukts zu beeinflussen, was mit der Auswahl der geeigneten Rohstoffe beginnt. Die Materialeigenschaften der Partikel und das Brückenmaterial bestimmen die Anwendung. Die Partikel, die Zweitphase (haftendes Brückenmaterial) und eine geeignete Hauptflüssigkeit werden für eine angemessene Handhabung und das gewünschte rheologische Verhalten zur Verarbeitung der Paste ausgewählt. Beispiele umfassen Glaspartikel, Wärmeaustauschpartikel, Graphitpartikel und steife oder flexible Polymere wie Epoxidharze oder Elastomere. Die physikalischen Eigenschaften, wie Porosität, Porengröße und folglich die mechanische Festigkeit können durch die Mikrostruktur in der Paste gesteuert werden, die durch die Menge der Partikel, die Partikelgröße, sowie die Klasse und die Menge der Zweitphase bestimmt werden. Kapillarsuspensionen mit Polymerbrücken, bei denen die chemischen und physikalischen Eigenschaften eingestellt werden können, bieten eine elegante Methode zur Herstellung von kundenorientierten und maßgeschneiderten Materialien. Neben den in dieser Arbeit vorgestellten Filtertechniken, ist das Verfahren möglicherweise auch auf andere Produktsegmente anwendbar, z. B. für medizinisches Tissue Engineering, in der Lebensmittelindustrie oder in Pharmazeutika. In jedem Sektor, in dem eine Paste oder ein Partikelnetzwerk benötigt wird, könnten Kapillarsuspensionen mit Polymerbrücken verwendet werden. Diese vielfältigen Anwendungsgebiete demonstrieren die herausragende Eignung der Kapillarsuspensionen mit Polymerbrücken für den breiten Bereich der Life-Science-Techniken.

Porous materials are used in a wide field of applications, such as separation and filtering techniques, as well as thermal insulation materials and catalytic materials, depending on their pore size. These porous materials are additionally classified by their porosity, the ratio of the void volume to the total volume of a material. The structure of the material is also important, since it influences the mechanical properties in addition to the porosity. Porous materials can be found in natural materials, e.g. rocks or wood, or they can be produced using different artificial techniques, like foaming sacrificial templating or via particle networks. ... mehrThese particle network routes can be realized through some well-known states and classes, like the granular media, spherical agglomeration, Pickering emulsions and dispersions that can be created by varying the amount of the solid phase and the two liquid phases, a material class called capillary suspensions.
Capillary suspensions are three-phase systems, containing a dispersion of micron-sized solid particles in a bulk liquid and a fractional amount of second immiscible liquid phase, which modifies the rheological properties of the suspension. The changes can be identified by, e.g., a strong increase of the yield stress, which is caused by a transition from fluid-like to gel-like behavior due to structure formation within the suspension. In recent years, many different application fields for capillary suspensions, like in food technology, slurries for battery electrodes or printable electronics, crack-free films, bio-slurries for renewable energy processes and dense as well as cellular ceramics have been explored and investigated. These capillary suspensions were classified by Koos and Willenbacher (2011) in two general forms: the capillary state, where the three-phase-contact angle θ_(S,B), which the secondary phase (S) forms between the particles when surrounded by the bulk fluid (B), is higher than 90°; and the pendular state with a three-phase contact angle lower than 90°. This small amount of secondary liquid phase is distributed as capillary bridges between the micron-sized particles, leading to a particle network stabilized via capillary attraction. This percolating network of particles and capillary bridges was directly visualized using confocal microscopy by Bossler and Koos (2016). Both the pendular and capillary states lead to a sample-spanning network, but with significant differences in the overall structure. The pendular state is characterized by individual capillary bridges between the particles (binary interactions), while the capillary state often appears in multibody particle clusters. The structure of these networks can be used to define porosity, pore size and pore structure in a resulting solidified porous material, which has been realized via sintering techniques. While there are advantages in the physical and mechanical properties of these products over traditional bulk manufacturing, the high sintering temperatures and long processing time over preparation, debinding and sintering are clear drawbacks. Therefore, a simpler and more energy efficient processing route should be explored. One possible route is the solidification of capillary bridges in the molded suspension.
The direct bonding of particles via polymeric bridges using the capillary suspension processing route is described in this thesis, where I focus on macroporous materials that are made from glass and polymers. The aim of this work is to create a porous, multifunctional, lightweight and strong material for different application fields, e.g. filtering or insulation materials, in an environmentally friendly manner using cost-effective, simple materials and straightforward methods. Therefore, low density hollow glass spheres and polymeric bridge materials, like methyl methacrylate, hydroxyl-ethyl methacrylate or epoxy, were used to realize highly porous, lightweight and sufficiently strong bodies. The following questions are investigated and discussed in this thesis:
- Can a bulk-immiscible monomer or cross-linking liquid be placed between microspheres to create a capillary suspension?
- Can a monomer be polymerized directly within the capillary bridges and what influence do the process parameters have on the molecular weight of the polymeric bridges?
- Can the capillary force between two spheres be directly measured along with the breaking force of a solidified bridge?
- Can potential commercially applicable materials be produced by using local bonding of micron-sized particles?
The requirements for an appropriate material are:
- Micron-sized particles with non-reactive surface properties
- A secondary liquid that is able to polymerize or crosslink without contact to air
- A bulk fluid that is insoluble with the bridging fluid and non-reactive to the particles. Furthermore, the bulk fluid must provide a sufficient droplet break up with the second liquid to realize enough small droplets between the particles to form a sample-spanning network.
The thesis starts in chapter 2 with an introduction to the method of using capillary suspensions as precursors for local bonding of particles, giving an overview of research and applications in this field to demonstrate their versatility. This summary of the state of the art is provided by the first publication “Structure of capillary suspensions and their versatile applications in the creation of smart materials”, where a review of similar research is presented. Starting from the investigative work on capillary suspensions from Bossler (2018), the focus in this publication was on the different methods to bond particles. The work of Das et al. (2017), using hydrogels as the bridging phase, and the PDMS-like samples of Roh et al. (2017) are described. Furthermore, various control and tuning parameters are demonstrated.
Chapter 3 concentrates on capillary suspensions with polymerized bridges with a focus on the nanoscale chemical properties. A proof of concept for direct polymerization within the capillary bridges, where a simple method for direct polymerization in the bridges, at temperatures below 100 °C and requiring less time and effort than existing methods, is presented. The first model system with the aforementioned requirements was realized in this second publication “Radical polymerization of capillary bridges between micron-sized particles in liquid bulk phase as a low-temperature route to produce porous solid materials”. Here, micron-sized glass hollow spheres are used in a suspension with water and a small amount of methyl methacrylate, which is radically polymerized with benzoyl peroxide under thermal treatment. In this paper, I investigated the chemistry, including the chemical composition and molecular weight distribution of poly(methyl methacrylate) (PMMA) capillary bridges between glass particles to demonstrate how the bridge structure and the resulting porous body properties can be tuned. It is possible to place the monomer between the particles via the capillary suspension preparation method and to polymerize it in situ. This is possible under 100 °C and with a polymerization time of less than 5 h. The chemical composition of the polymerized bridging phase and the molecular weight distribution are influenced by the amount of monomer, the concentration of the initiator as well as the experimental conditions namely the polymerization temperature and time. An unexpected phenomenon is the almost 3x higher molecular weight of the bridge polymer compared to the bulk polymer, which is explained by the more efficient heat transfer and the large surface-to-volume-ratio of the small monomer bridges surrounded by glass and bulk fluid. Additionally, another model is presented with glass particles in paraffin oil with hydroxyethyl methacrylate and the application of other particles, like graphite, using this material system and processing route. This shows the versatility of the idea of placing and polymerizing a monomer droplet between particles to create a sample-spanning particle network which results in a porous material.
In chapter 4, an advanced AFM set-up, which enables the micromechanical properties of the capillary bridges to be investigated, is presented. The advanced setup combines an atomic force microscope (AFM) with an additional camera, written in the form of a scientific paper for further investigation and better understanding of the inter-particulate forces that the bridging phase creates between the particles. With this arrangement, it is possible to transfer picoliters of a bridging fluid between two micron-sized spheres to determine the capillary forces of the unpolymerized bridges where every step has simultaneously visual observation of the bridge. Special features of this system are shown to be the direct observation of the behavior of capillary bridges while ramping as well as the easy calculation of the wetting contact angle between the liquid bridge and the spherical shaped particles from the capillary force data. A further remarkable improvement is the comparison of the theoretically calculated and experimentally determined Hamaker constant via force-distance measurements between micron-sized glass particles in air and in glycerol. Additionally, an example force-time experiment is shown for the breaking of a crosslinked expoy bridge between two microparticles.
Chapter 5 discusses the macroscale properties of materials made from capillary suspensions with cross-linked bridges between glass hollow spheres having different surface properties. In the paper “Lightweight porous glass composite materials based on capillary suspensions”, an advanced method using capillary suspensions to create self-organized porous bodies with open porosities of up to 67% at an apparent density of only 200 kg/m3 and a compressive strength of 0.6 MPa is presented. These samples are made of micron-sized hollow glass spheres that are locally connected by two-component epoxy bridges. The cross-linking in glycerol provides the preservation of the network structure from liquid into the solid state. The density of the glass-epoxy materials approach that of balsa wood and are comparable to common insulation materials, like foamed poly(styrene), but they have superior resistance against chemicals, solvents, or thermal exposure, in addition to the easy surface modification. Furthermore, the process route is very simple, low cost, consumes little energy, and is environmentally friendly. Using hydrophilic and hydrophobically modified glass hollow spheres, two different particle networks with different physical properties could be created. The tuning vehicle was the contact angle, which determines the bridge shape between the particles as well as the resulting network.
Finally, chapter 6 summarizes the publications and their main results. This chapter also provides an outlook for other possible applications and future work. The benefits of porous materials made of interconnected particle networks are evident in a broad field of applications, like materials for heat-exchange-interphases, flexible and conductive membranes for electronics, and a variety of filtering techniques. The processing route of creating porous bodies via capillary suspensions has various variables that can be tuned to influence the properties of the final product, which begins with choosing the appropriate raw materials. The application is defined by the material properties of the particles and the adhering phase. The particles, the secondary phase (adhering material), and appropriate bulk phase are chosen for appropriate handling and the desired rheological behavior for processing the paste. Examples include glass particles, heat exchange particles, graphite particles and stiff or flexible polymers, like epoxy glues or elastomers. The physical properties, like porosity, pore size and, consequently, the mechanical strength, can be controlled by microstructure in the paste, which is determined by the amount of particles, the particle size, as well as the class and amount of the secondary bridging phase. Capillary suspensions with polymeric bridges, where the chemical and physical characteristics can be tuned, provide an elegant method to produce customer-oriented materials. In addition to the filtering techniques presented in this work, the method is potentially applicable to other product segments like medical tissue engineering, food industries or pharmaceuticals. In each sector where a paste or a particulate network scaffold is needed, capillary suspensions with polymeric bridges could be used. These manifold application fields show the great ability of the capillary suspensions with polymeric bridges for the broad area of life science techniques.