Poröse Feststoffe

Viele Feststoffe, die uns täglich umgeben, sind mehr oder weniger porös. Das reicht von Materialien im Automobilbau und Baustoffen bis hin zu biologischen Materialien wie Holz oder Knochen. Poröse Materialien sind für viele technische Anwendungen unverzichtbar. Dabei macht man sich unterschiedliche Charakteristika zunutze, beispielsweise die große innere Oberfläche bei Katalysatoren, Katalysatorträgern, Adsorbenzien oder Knochenersatz und die Siebwirkung der Poren bei Membranen. Bei Dämmstoffen wiederum vermindert die im Feststoff eingeschlossene Luft eine Übertragung von Wärme oder Schall. Knochen sind ein gutes Beispiel dafür, wie durch Porosität mit einem Minimum an Masse ein Maximum an Stabilität erreicht werden kann. Bei porösen Feststoffen verändert also der „leere Raum“ physikalische und/oder chemische Eigenschaften relativ zu nichtporösen Materialien. Eine gezielte Kontrolle und Beeinflussung der Porosität ist daher bei Materialsynthesen von großer Bedeutung.

Zusammenfassung

Porosität hat großen Einfluss auf die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Feststoffen. Poröse Stoffe haben vielfältige Anwendungsmöglichkeiten in sehr unterschiedlichen Bereichen. Größe, Form, Anordnung und Zugänglichkeit der Poren sind wichtige Charakteristika, ebenso Größe und Beschaffenheit der inneren Oberfläche. An ausgewählten typischen Beispielen – festen Schäumen, porösem Aluminiumoxid, SiO₂ mit geordneter Mesoporosität, Vycor^®-Glas und Aerogelen – werden Materialien mit unterschiedlichen Porenstrukturen vorgestellt und Herstellungsstrategien diskutiert.

Summary

Porosity influences physical and chemical properties of solids to a high degree. Porous materials have manifold application possibilities in diverse areas. Size, form, arrangement and accessibility of the pores are important characteristics, as well as magnitude and nature of the inner surface. Typical examples – solid foams, porous alumina, silica with ordered mesoporosity, Vycor^® glass and aerogels – were selected as materials with different pore structures and for discussion of preparation strategies.

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