Porenverteilung

Porenverteilung bezeichnet die Verteilung des Porenvolumens oder der Porengrößen in einem porösen Material. Sie wird oft durch eine Verteilungsfunktion der Porengröße D beschrieben und unterscheidet zwischen der kumulativen PSD F(D) = V(D)/Vtot und der differentiellen PSD f(D) = dV/dD. Die PSD umfasst typischerweise Mikroporen, Mesoporen und Makroporen und liefert damit Hinweise auf Speicherkapazität, Transport- und Reaktionsverhalten des Materials.

Methoden zur Bestimmung reichen von Mercury Intrusion Porosimetry (MIP) über Gasadsorption (N2, Ar) mit BET- oder DFT-Analysen bis hin zu bildgebenden Verfahren wie Computertomographie (CT), die eine dreidimensionale PSD liefern. In der Praxis müssen bei der Interpretation häufig Ink-Bottle-Effekte und Messgrenzen berücksichtigt werden.

Die PSD ist in vielen Bereichen von Bedeutung: In der Boden- und Wasserwirtschaft bestimmt sie die Feldkapazität, Luftporen und die Durchlässigkeit, beeinflusst pflanzenverfügbare Wasserspeicherung und Bodendrainage. In der Materialwissenschaft beeinflusst sie die Oberfläche, Reaktionskinetik, Katalyseleistung, Speicherkapazität und Langzeitstabilität von Keramiken, Kohlenstoffen, Mineral- oder Polymermaterialien.

Modelle der PSD verwenden oft log-normalverteilte oder exponentielle Formen; in einigen Systemen kommen fraktale oder kumulative Modelle zum Einsatz. Kennwerte wie D10, D50, D90 beschreiben die Porengrößenverteilung zusammengefasst. Die Porenverteilung ist damit ein zentrales Merkmal für das Verständnis von Stoffeigenschaften, Transportprozessen und Materialverhalten.