Autor: Tim Dillenburger

Die Eigenschaften partikulärer Stoffsysteme können durch die Partikelgröße und –form beeinflusst werden. Die Partikelgröße kann durch eine Vielzahl kommerzieller Sensorsysteme online erfasst werden, während die Partikelform im nanoskaligen Größenbereich lediglich offline mit elektronenmikroskopischen Aufnahmen möglich ist. Um die Entwicklung neuer Sensorsysteme mit definierten nicht-sphärischen Partikeln zu unterstützen, wurden in dieser Arbeit zwei Generierungsmethoden für Testaerosole ausgearbeitet und charakterisiert. Dabei wurde die homogene bzw. heterogene Nukleation zur Herstellung komplexer Partikelstrukturen verwendet. Durch die homogene Nukleation von Kupferphthalocyanin an einer Lavaldüse konnten faserförmige Partikeln mit einem Mobilitätsdurchmesser von ca. 100 nm hergestellt werden. Die Partikelgrößenverteilung konnte mit Hilfe von Messungen mit dem Scanning Mobility Particle Sizer bestimmt werden und die Partikelform wurde anhand von elektronenmikroskopischen Aufnahmen untersucht. Der Einfluss der Prozessparameter auf die Partikelform konnte durch den dynamischen Formfaktor aufgezeigt werden, der durch die kombinierte Messung des Mobilitätsdurchmessers und der Partikelmasse bestimmt wurde. Durch die Veränderung der Prozessparameter Stoffeintrag, Temperatur in der Sublimationseinheit und Expansionskammertemperatur konnte die Partikelgenerierung beeinflusst werden und die daraus resultierenden Effekte konnten anhand der Partikelgrößenverteilung und des dynamischen Formfaktors aufgezeigt und gedeutet werden. Die Partikelgenerierung durch heterogene Nukleation wurde mit Titandioxidpartikeln als Keimmaterial und Kupferphthalocyanin als Beschichtungsmaterial untersucht. Dazu wurden die Keime zu dem desublimierenden Beschichtungsmaterial hinter der Lavaldüse zugegeben. Die Partikelstrukturen der Einzelkomponenten, sowie der durch heterogene Nukleation gebildeten Partikel wurden mit Hilfe von elektronenmikroskopischen Aufnahmen und der Partikelgrößenverteilung charakterisiert. Die Oberfläche der Titandioxidpartikel konnte durch die Desublimation des Beschichtungsmaterials punktuell beschichtet werden. Darüber hinaus wurden durch homogene Nukleation hergestellte Kupferphthalocyaninfasern als Keimmaterial hinter der Lavaldüse zugegeben. Die Oberfläche der Fasern konnte durch desublimierendes Kupferphthalocyanin punktuell beschichtet werden, wodurch sehr komplexe Partikelstrukturen hergestellt werden konnten.