Porosimetrieverfahren

Porosimetrieverfahren, oft als Porosimetrie bezeichnet, umfassen Messverfahren zur Bestimmung der Porenstruktur eines Materials. Ziel ist es, Porenvolumen, Porengröße und deren Verteilung, Porosität sowie Verteilung und Anbindung der Poren zu charakterisieren. Die Verfahren basieren typischerweise auf der Intrusion oder Infiltration eines Fluids in die Poren unter kontrolliertem Druck oder auf Flüssigkeitskapillarität.

Die Mercury Intrusion Porosimetry (MIP) setzt flüssiges Quecksilber ein, das unter steigendem Druck in die Poren eindringt. Aus dem Druck-Porengrößen-Verhalten lässt sich die Porengrößenverteilung mittels der Washburn-Gleichung ableiten. Typische Bereiche reichen von wenigen Nanometern bis hin zu einigen hundert Mikrometern. Vorteile sind der direkte Zugang zu großen Porenvolumina; Nachteile umfassen potenzielle Probenzerstörung, Umwelt- und Gesundheitsrisiken durch Quecksilber sowie Abhängigkeiten von Oberflächenparameter wie dem Kontaktwinkel.

Die Gasadsorptionsporosimetrie nutzt Adsorptionsisothermen von Gasen wie Stickstoff oder Argon bei niedrigen Temperaturen, um aus BET-Fläche und weiteren Auswertemethoden (z. B. BJH oder DFT) die Porenverteilung abzuleiten. Typische Reichweiten decken Mikro- bis Mesoporen (ca. 0,3 nm bis ca. 50 nm) ab. Vorteile sind Nichtzerstörung und gute Reproduzierbarkeit; Grenzen ergeben sich aus Annahmen der Modelle und dem Degasierungs- bzw. Probenzustand.

Weitere Ansätze umfassen die Flüssigkeitsintrusion, bei der nicht benetzende Flüssigkeiten unter Druck in Poren gedrückt werden, um größere Porengrößen zu erfassen. Porosimetrieverfahren werden in Materialwissenschaft, Geowissenschaften, Katalyse und Polymertechnik eingesetzt und oft kombiniert, um eine konsistente Porencharakterisierung zu erreichen.