Partikelmesstechnik

Dr.-Ing. Franz Huber

Die Bildung von Nanopartikeln zu verstehen und letztlich zu kontrollieren, ist das zentrale Thema der Arbeitsgruppe Partikelmesstechnik. Zu diesem Zweck entwickeln wir laseroptische Messmethoden und setzen diese zur Untersuchung der Nanopartikelentstehung in der Gas- und Flüssigphase ein.

Bei vielen technischen Verbrennungsprozessen entsteht nanoskaliger Ruß durch unvollständige Verbrennung als unerwünschtes Nebenprodukt, das nicht zuletzt in Zusammenhang mit der Emission von Motoren in den Blickpunkt öffentlichen Interesses gelangt ist. Andererseits werden Industrieruße (Carbon Blacks) und Nanopartikel aus einer Vielzahl von anderen Materialien wie Metallen, Halbmetallen und deren Oxide in großtechnischem Maßstab als hoch spezifizierte Industrieprodukte hergestellt.

Die Einsatzfelder dieser Partikel sind sehr vielfältig, so werden beispielsweise Industrieruße in großtechnischem Maßstab als Füllstoffe (z.B. in Autoreifen) oder Pigmente (in Lacken, Farben und Tonern) verwendet. Außerdem eignen sie sich aufgrund der sehr großen aktiven Oberfläche gut als Katalysatoren. Weitere Anwendungen für andere Nanopartikel finden sich z.B. in Sonnencremes (als UV-Schutz), Gassensoren, leitfähigen Kunststoffen, kratzfesten Oberflächen oder selbstreinigenden Beschichtungen.

Da die Größeneigenschaften von Nanopartikeln direkt mit den Produkteigenschaften verknüpft sind, gewinnen Messtechniken, die eine umfassende Charakterisierung von Nanopartikeln ermöglichen, immer mehr an Bedeutung. Die am LTT entwickelten und genutzten Methoden ermöglichen dabei eine In-Situ-Bestimmung von Partikelkonzentrationen und morphologischen Kenngrößen. Zum umfassenden Verständnis der Partikelbildung ist auch die Kenntnis beispielsweise von Temperatur- und Strömungsfeldern von wesentlicher Bedeutung. Auch hierbei werden laseroptische Methoden eingesetzt, um eine möglichst vollständige Charakterisierung der Bildungsbedingungen zu ermöglichen.

Optische Methoden wie z.B. Streulichttechniken werden ebenfalls zur Untersuchung der Partikelbildung in der Flüssigphase genutzt. Ein aktueller Forschungsgegenstand sind dabei die Bildung und das Wachstum von Gashydraten.