Porensystem

Das Porensystem bezeichnet das Netzwerk aus Poren und Zwischenräumen, das in Materialien und Geweben vorkommen kann. Es bestimmt Porosität, Permeabilität und den Stofftransport. Porensysteme unterscheiden sich durch Öffnung zur Oberfläche (offenes Porensystem) versus isolierte Hohlräume (geschlossenes Porensystem). Innerhalb des offenen Systems spricht man oft von Mikro-, Meso- und Makroporen entsprechend ihrer Größenordnung, sowie von der Pore-Connectivity, also wie gut die Poren miteinander verbunden sind.

Messgrößen sind Porosität (Volumenanteil der Poren), spezifische Oberfläche und die Porengrößenverteilung. Untersuchungsmethoden umfassen BET-Bestimmung der Oberfläche, Quecksilberintrusion, Gas-Adsorption, sowie bildgebende Verfahren wie Röntgen-Computertomographie (CT).

Vorkommen: In technischen Produkten wie Keramiken, Metallen, Polymeren, Schaumstoffen und Membranen ist das Porensystem wesentlich für Filtration, Speicherung, Katalyse, Wärmedämmung oder als Diffusionsmedium. In der Geologie bestimmen Porenräume in Gesteinen die Grundwasser- und Ölführbarkeit. In der Biologie beziehen sich Porensysteme auf interzelluläre Räume (z. B. Spaltöffnungen in Blättern, weiches Gewebe) und Knochenporen, die Diffusion, Belüftung oder Gaswechsel ermöglichen.

Herstellung und Gestaltung erfolgen durch Schaumen, Templating, Sinterung oder 3D-Druck, um Porengröße, -verteilung und Connectivity gezielt zu steuern. Zentrale Herausforderungen sind der Spannungsdurchbruch, mechanische Festigkeit bei hoher Porosität sowie die Kontrolle der Pore-Verbindung.