Berechnung von Partikelform- und Partikelstrukturparametern aus Messdaten kombinierter Online-Messtechniken

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Michael Stintz
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 310875572

Der Antrag ist Bestandteil des Verbundprojektes "Mehrparametrige Charakterisierung von partikelbasierten Funktionsmaterialien mittels innovativer Online-Messsysteme (MPaC)", in dem unterschiedliche messtechnische Konzepte genutzt werden, um prozessnah industriell synthetisierte Aerosole im Hinblick auf verschiedene morphologische Partikelmerkmale zu charakterisieren. Das erfordert jedoch geeignete Berechnungs-ansätze die den Einfluss der Partikelmorphologie auf die messtechnisch zugänglichen optischen und (aero-)dynamischen Eigenschaften einzelner Partikel oder von Partikelsystemen abbilden.Gegenstand des beantragten Forschungsvorhabens ist daher der Zusammenhang zwischen den morphologischen Eigenschaften nicht-kugeliger Partikel auf der einen Seite sowie deren optischen und mobilitätsbezogenen Eigenschaften auf der anderen Seite. Als technische relevante Strukturklassen werden Agglomerate aus kugeligen Partikeln (fraktal oder kompakt), stäbchenförmige Partikel und deren Agglomerate, sowie Partikel mit definierten Oberflächenstrukturen (Rauigkeiten) angesehen. Der avisierte Größenbereich reicht von wenigen Nanometern bis in den unteren Mikrometerbereich (Agglomeratgröße und Länge der Einzelstäbchen). Für diese Strukturklassen werden Ansätze zur Berechnung von optischen und mobilitätsbezogenen Eigenschaften entwickelt bzw. aus der Literatur übernommen, um gerätespezifische Sensormodelle zu etablieren. Diese Berechnungsansätze sollen so einfach wie möglich und so genau wie nötig sein. Möglichkeiten der Vereinfachung bestehen zum Beispiel in Hinblick auf die Rekonstruktion der realen Partikelgestalt. Die Sensormodelle selbst sollen in Form funktionaler Beziehungen oder als Ergebnisdatenbanken hinterlegt werden. Primäres Ziel aller Berechnungen ist die Rückführung kombinierter Messdaten auf aussagekräftige Morphologieparameter (z. B. fraktale Dimension, Aggregatporosität, Seitenverhältnis, Rauigkeitsgrad). Das erfordert außerdem, dass der Informationsgehalt von Messdaten bezüglich solcher Parameter für die verschiedenen messtechnischen Geräte bzw. Gerätekombinationen evaluiert wird. Eine solche Informationsanalyse wird methodenspezifische Anwendungsgrenzen offenbaren und ermöglicht letztlich eine modellgestützten Auswahl der Messtechnik.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Privatdozent Dr.-Ing. Frank Babick