Nanopartikel zeichnen sich durch ihre geringe Größe und somit große spezifische Oberfläche aus.
Eigenschaften wie die chemische Reaktivität oder die Sinteraktivität werden im Wesentlichen
durch die Größen- und Oberflächenverteilungen der Partikel bestimmt. Aufgrund dieser
Eigenschaften orientiert sich die Herstellung von Nanopartikeln an den Größenverteilungen und
der Form der generierten Partikel. In diesem Buch wird intensiv das LAVA-Verfahren als
Herstellungsmethode behandelt. Für diesen Prozess charakteristisch ist die Entstehung der
Partikel aus der Gasphase in einem Nukleations- bzw. Trägergas. Der Bildungs- und
Wachstumsprozess der Nanopartikel wird durch die Mechanismen Nukleation und Koagulation
erklärt. Diese im Detail zu untersuchenden Mechanismen beschreiben im Wesentlichen den Prozess
der Partikelbildung aus der Gasphase des verdampften Ausgangsmaterials (Nukleation) über das
Partikelwachstum in der flüssigen Phase (Koagulation) bis hin zum festen Primärpartikel bei
Raumtemperatur und Normaldruck. Mit der Entstehung fester Partikel ist der Herstellungsprozess
jedoch noch nicht abgeschlossen. Die entstandenen Nanopartikel können sich durch
van-der-Waals-Kräfte aneinander lagern (Agglomeration). Äußere Kräfte können die Struktur der
aus den hergestellten Nanopartikeln sich bildenden Agglomerate immer wieder beeinflussen und
verändern. Dieser Umstand spielt vor allem bei der messtechnischen Erfassung eine essenzielle
Rolle und muss bei experimentellen Messungen berücksichtigt werden. Eine eindeutige aber
messtechnisch nur schwer zugängliche Eigenschaft ist die Größe der Primärpartikel. Deren
Verteilungen bezüglich ihrer Größe und ihrer Oberfläche bestimmen im Wesentlichen die
physikalischen Eigenschaften und chemischen Aktivitäten des Nanopulvers. Der im Rahmen dieser
Abhandlung ausführlich untersuchte Bildungs- und Wachstumsprozess von Nanopartikeln erfolgt
beim LAVA-Verfahren während der Verdampfung von grobkörnigen Ausgangspulvern. Als
Laserstrahlquelle dient ein Kohlenstoffdioxid- (CO2-) Laser. Als Materialien werden die
technischen Keramiken Titandioxid (TiO2) Zirkoniumdioxid (ZrO2) sowie Aluminiumoxid (Al2O3)
untersucht. Die aus den verwendeten Grundstoffen hergestellten Hochleistungskeramiken sind
wichtige technische Materialien mit vielfältigen Einsatzfeldern in Maschinenbau Medizintechnik
und Umwelttechnologie. Da die Größenverteilungen der Primärpartikel die physikalischen
Eigenschaften und die chemischen Aktivitäten des synthetisierten Pulvers bestimmen sollte eine
Aufgabe dieser Untersuchungen sein die Größenverteilungen der Nanopartikel reproduzierbar und
unter Varianz verschiedener Prozessparameter gezielt beeinflussen zu können.
