Sugar and Glass Foams by Continuity Inversion of Dispersions

Sandra Teusch, 2013

Ein wichtiges Ziel gegenwärtiger Materialforschungen ist die Herstellung von hochporösen Materialien für eine Vielzahl von Anwendungen, wie zum Beispiel als akustische oder thermische Isolationsmaterialien. Allerdings ist die Herstellung solcher Materialien noch immer eine Herausforderung aktueller Forschung. Ein neuer und vielversprechender Ansatz ist das von Strey und Müller entwickelte Nanofoams by Continuity Inversion of Dispersions (NF-CID) Verfahren. Bei diesem Prozess werden feste Nano- oder Mikropartikel (Polymere, Zucker oder Gläser) in einem druckfesten Behälter mit über- oder nahekritischen Fluid, wie CO₂ oder Wasser dicht gepackt. Beim Erhitzen schmelzen die Partikel, wodurch eine Kontinuitätsinversion mit Einschlüssen des überkritischen Fluids in der kontinuierlichen Zucker- oder Glasmatrix entsteht. Ein poröser Schaum wird durch die Expansion erhalten, wobei der Schaum durch die Abkühlung bei der Expansion erstarrt. Dieser Ansatz sollte die Erzeugung poröser Schäume in einem kostengünstigen und einfachen Verfahren ermöglichen. Zusätzlich sollten durch diese Methode Schäume aus Materialien mit hohem Schmelzpunkt, wie Polymere oder Gläser, erhältlich sein. In dieser Arbeit wurden, unter Verwendung des NF-CID Verfahrens und CO₂ als Treibmittel, Zuckerschäume mit einer bimodalen Größenverteilung der Poren im Bereich von 0.5 - 5 µm und 10 - 50 µm erhalten. In einem weiteren Experiment wurde in dem Versuch einen Glasschaum zu erzeugen ein ähnlicher Ansatz verwendet. Deshalb wurde eine spezielle Zelle für hohe Drücke und Temperaturen konstruiert. Unter Verwendung von Wasser als Treibmittel wurde ein Glasschaum mit einer bimodalen Struktur im Bereich von 1.5 - 60 µm und 100 - 400 µm erzeugt. Die Ergebnisse suggerieren, dass das NF-CID Verfahren ein großes Potential für die Erzeugung von Glasschäumen mit hoher Porosität darstellt.