Particle synthesis in pulsed plasmas

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Im Rahmen einer Zusammenarbeit zwischen dem Lehrstuhl für Feststoff- und Grenzflächenverfahrenstechnik (LFG), dem Institut für Luft- und Raumfahrt (ILR) - beide TU München - und dem Bereich Materialforschung des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik (IPP) soll erstmals detailliert die Synthese nanofeiner Partikeln in gepulsten Plasmen untersucht werden. Dieser verfahrenstechnisch völlig neuartige Ansatz hat gegenüber herkömmlichen Verfahren zur Partikelsynthese zwei grundlegende Vorteile: Auf Grund extrem hoher Abkühlraten von bis zu 1e8 K/s kann es zum "Einfrieren" von Zuständen kommen, die bei Umgebungsbedingungen nicht im Gleichgewicht stehen - die Synthese hochwertiger, neuartiger Materialien ist somit sehr gut denkbar. Außerdem können Mehrphasenkomponenten direkt als nanodisperse Pulver hergestellt werden, ohne dass die Komponenten mit zusätzlichen Verfahren wie Mischen oder Mahlen in der erforderlichen Homogenität zusammengebracht werden müssen. Das gepulste Plasma kann darüber hinaus auch als Modellsystem für stationäre Plasmen dienen, da die entscheidenden Vorgänge (Keimbildung, Wachstum und Agglomeration) ohnehin in der Plasmaquench ablaufen. Im Rahmen dieses Vorhabens soll das gepulste Plasmaverfahren zunächst am Beispiel der Synthese von SiO2 eingehend untersucht werden. Ziel ist es dabei, die von physikalischen Einflussgrößen abhängenden Partikeleigenschaften gezielt einstellen zu können. Dazu ist es notwendig, die für Partikelentstehung und Wachstum relevanten Mechanismen detailliert zu verstehen. In nachfolgenden Untersuchungen ist die Synthese eines weiteren, ebenfalls industriell relevanten Materials geplant. Hierbei wird an Systeme wie z. B. Al2O3 oder Fe2O3 gedacht.