Porenfläche

Porenfläche beschreibt in der Materialwissenschaft die Oberfläche der Innenwände von Poren in einem porösen Material. Sie ergänzt die Porosität, den volumenbezogenen Anteil der Poren, und die Porengrößenverteilung. Die Porenfläche gibt an, wie viel Fläche von Poren zur Verfügung steht, um Adsorption, Reaktionen oder Transportprozesse zu ermöglichen. Relevant ist, welche Poren und welche Molekülgröße zugänglich sind, da sich die nutzbare Fläche je nach Untersuchungsmethode ändert.

Die gebräuchlichste Größe ist die spezifische Porenfläche, S_BET, gemessen in Quadratmetern pro Gramm (m^2/g) durch Stickstoffadsorption nach der BET-Methode. Zusätzlich lassen sich mikroporöse und mesoporöse Flächen mittels t-Plot-Analysen oder anderer Interpretationen der Adsorptionsisotherme trennen. Für grobporige Materialien können Methoden der Quecksilberinjektion eingesetzt werden. Die Messung hängt von Probegröße, Temperatur, Degasung und dem zugänglichen Volumen ab; stark veränderte Bedingungen liefern unterschiedliche Ergebnisse.

Die Porenfläche ist ein zentraler Parameter in Adsorptionsprozessen, Katalyse, Membranherstellung und Sensorik. Eine hohe Porenfläche erhöht theoretisch die Adsorptionskapazität und die Reaktionsoberfläche. Allerdings spielt die Erreichbarkeit der Poren eine entscheidende Rolle: Mikroporen liefern viel Fläche, können aber für größere Moleküle unzugänglich sein. Materialien wie Aktivkohle, Zeolithe, Silikagele und poröse Polymere zeigen breite Wertebereiche von wenigen bis über tausend m^2/g, abhängig von Struktur und Herstellung.

Als Praxiswert dienen S_BET-Vergleiche, um Materialien zu beurteilen. Die Porenfläche beeinflusst auch Diffusion, Druckverlust in Porenstrukturen und Langzeitstabilität. Da die Porenfläche stark von der Messmethode abhängt, ist es wichtig, die Messbedingungen und das verwendete Adsorptivum anzugeben, um Ergebnisse vergleichbar zu machen.