Aerosole in der Werkstofftechnik

Aerosole sind disperse Systeme aus festen oder flüssigen Partikeln in einem Gas, typischerweise Luft. In der Werkstofftechnik sind sie sowohl als technologische Werkzeuge (z.B. bei Abscheideprozessen) als auch als Degradations- und Kontaminationsquelle von Bedeutung. Charakteristisch sind Partikelgrößen im Bereich von wenigen Nanometern bis einigen Mikrometern, womit Aerosole im Übergang zwischen molekularer und partikelförmiger Materie liegen.

Ein zentrales Thema ist die Aerosol-Partikelanalyse, bei der Größenverteilung, Konzentration, Morphologie und chemische Zusammensetzung erfasst werden. Hierzu kommen z.B. Scanning-Mobility-Particle-Sizer, optische Partikelzähler oder Elektronenmikroskopie zum Einsatz. Die resultierenden Parameter steuern Streu-, Absorptions- und Haftungseigenschaften und damit etwa Beschichtungsqualität oder Filtereffizienz.

Städtische Aerosole sind für die Werkstoffdegradation relevant: Ruß, Sulfate, Nitrate und Meersalzpartikel beeinflussen Korrosionskinetik, Verschmutzung optischer Oberflächen und die Lebensdauer polymerer Werkstoffe. Deren zeitlich und räumlich variierende Zusammensetzung erfordert gekoppelten Einsatz von Aerosolphysik, Chemie und Korrosionswissenschaft.

Tröpfchen-getriebene Aerosolgeneratoren werden gezielt eingesetzt, um definierte Aerosole für Sprühpyrolyse, Aerosol-Deposition oder Tintenstrahldruck von Funktionsschichten zu erzeugen. Die kontrollierte Einstellung von Tropfengröße, Verdampfung und Solutkristallisation ermöglicht die maßgeschneiderte Synthese von Nanopartikeln und porösen Schichten. Insgesamt bilden Aerosole eine Schlüsselbrücke zwischen Gasphase, Partikelsynthese und Oberflächenmodifikation.

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