Entmischung

Entmischung, im wissenschaftlichen Sprachgebrauch oft Demixing genannt, bezeichnet den Prozess, durch den ein homogener Stoffgemisch sich in zwei oder mehr Phasen mit unterschiedlicher Zusammensetzung trennt. Sie kann in Flüssigkeiten, Polymerblends, Legierungen, Kolloiden oder Granulatsystemen auftreten und ist das Gegenstück zur Vermischung.

Aufgrund der Thermodynamik kann eine Homogenität instabil werden, sofern die freie Energie der Mischung Anhäufungen der Phasenunterteilung begünstigt. Zwei Hauptmechanismen treten auf: spinodische Entmischung, bei der spontane Dichteschwankungen wachsen, sobald die Mischung innerhalb der spinodischen Grenze liegt; und Nukleation und Wachstum, bei der sich stabile Keime bilden und zu Tropfen oder Bläschen anwachsen.

Anwendungen und Folgen: In der Polymerwissenschaft beeinflusst Entmischung die Mischbarkeit von Blends, transportiert Materialeigenschaften und führt zu charakteristischen Morphologien, die gezielt genutzt werden. In der Metallurgie kann Entmischung bei der Abkühlung von Legierungen zu chemischer Trennung und Gefügeproblemen führen. Im Kolloid- und Emulsionsbereich kann Entmischung Destabilisierung, Phasetrennung und Koaleszenz auslösen.

Messung und Phasenverhalten: Phase-Diagramme, Flory-Huggins-Theorie (für Polymere) und Thermodynamik helfen, das Mischverhalten abzuschätzen. Experimentell werden Entmischungsvorgänge mit Lichtstreuung, Mikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie (REM) oder Small-Angle X-ray Scattering beobachtet. Die zeitliche Entwicklung der Strukturen wird als Coarsening bezeichnet.