Demixierung

Demixierung, auch Demixing genannt, bezeichnet den Prozess, bei dem sich ein im Wesentlichen homogenes Gemisch in mindestens zwei Phasen unterschiedlicher Zusammensetzung trennt. Typische Anwendungsfelder liegen in Flüssigkeiten (Flüssigkeit-zu-Flüssigkeit-Demixierung), Feststoffgemischen sowie Polymerblends. Demixierung kann durch Temperatur-, Druck- oder Zusammensetzungsänderungen angestoßen werden und führt oft zu einer Phasenabgrenzung.

Das Phasenverhalten eines Gemisches wird durch die Thermodynamik bestimmt. Die Gibbs’sche Freie Energie der Mischung bestimmt, ob das Gemisch stabil bleibt oder ob eine Demixierung eintreten muss. Wenn die Energiekurve der Mischung in der Abhängigkeit von der Zusammensetzung ein Mehrdeutigkeits- oder Unstabiles-Verhalten zeigt, entsteht eine Mischungsunverträglichkeit und das System teilt sich in zwei Phasen mit unterschiedlicher Zusammensetzung. Zwei zentrale Mechanismen sind die spinodale Demixierung, bei der das Gemisch spontan in regelmäßige Kompositionsschwankungen zerfällt, und die Nukleation und das Wachstum, bei dem Phasenkerne entstehen und wachsen.

Häufige Beispiele finden sich in Polymerblends, Öl-Wasser-Systemen oder Metalllegierungen. Modelle wie das Flory–Huggins-Gleichungssystem beschreiben das Phasenverhalten, wobei der χ-Parameter und die Temperatur die Lage der Mischgrenze bestimmen. Diese Mischgrenze wird durch Begriffe wie UCST (upper critical solution temperature) oder LCST (lower critical solution temperature) charakterisiert.

Die Demixierung beeinflusst Materialeigenschaften wie Transparenz, Festigkeit oder Permeabilität. Sie wird auch in der Materialwissenschaft genutzt, um gezielt mikroskopische Strukturen durch Phasentrennung zu erzeugen.