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2022 | Buch

Charakterisierung von Nanomaterialien in flüssigen dispersen Systemen

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Über dieses Buch

Häufig liegen natürliche und technische partikuläre Nanomaterialien (NM) in Formulierungen (i.d.R. Suspensionen, Emulsionen oder Suspoemulsionen) und Produkten vor, welche aus mehreren dispersen Phasen und komplexen Dispersionsmedien bestehen. Dabei gilt es, spezifische Grenzflächeneigenschaften der Partikel, ihre Wechselwirkungen untereinander und mit dem Dispersionsmedium zu berücksichtigen. Beispielsweise bestimmen die Grenzflächeneigenschaften, ob sich die Partikel eher in wässriger Phase oder in Lipidphase bzw. an deren Phasengrenzen anordnen. Die Grenzflächeneigenschaften werden maßgeblich durch die Adsorption gelöster Spezies beeinflusst, hängen also von der Zusammensetzung des Dispersionsmediums ab. In dieser Arbeit werden mit theoretischer und empirischer Forschung wie methodischer Vorgehensweise neue Beiträge zur Nanopartikelcharakterisierung erarbeitet. Die notwendige Ausarbeitung von Richtlinien an SOPs für die Charakterisierung von Nanopartikelsystemen wird hierbei berücksichtigt. Diese Richtlinien ermöglichen eine Anwendung im Kontext verschiedenartiger Analyseaufgaben, und die Ergebnisse können dem Leser dieser Arbeit unmittelbar Nutzen bringen.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
Kapitel 1. Einleitung und Einordnung
Zusammenfassung
Die Nanopartikelmesstechnik zielt auf die Charakterisierung von Nanomaterialien (NM) in dispersen Systemen ab und bildet eine wichtige Säule der Nanotechnologie. Im Hinblick auf die Reduktion der Umweltbelastung von industrieller Produktion spielen Prozesse der Nanotechnologie in der mechanischen Verfahrenstechnik eine wichtige Rolle [1–6]. Aber auch für die Herstellung und Nutzung von NM in z. B. Chemischer Industrie, Pigmentindustrie oder Kosmetikindustrie und für Messgerätehersteller weltweit lassen sich damit weitere Anwendungsgebiete ableiten [4, 6, 7].
Rodrigo Renato Retamal Marín
Kapitel 2. Stand der Technik und des Wissens
Zusammenfassung
Die Charakterisierung von NM hinsichtlich ihres Dispersitätszustands und Stabilitätsverhaltens verlangt fundierte Kenntnisse über kolloidchemische Grundlagen disperser Systeme, physikalisches Verständnis der Messmethoden und ingenieurwissenschaftliche Methoden. Eine verbindende Schnittstelle der genannten Kenntnisse in Form von reproduzierbaren und vergleichbaren SOPs für die Untersuchung von NM ist notwendig, um einen zureichenden Stand der Forschung zu erlangen. Wenn man NM in dispersen Systemen untersucht, sind Partikelwechselwirkungen präsent, welche bei der Charakterisierung von NM beachtet werden sollten.
Rodrigo Renato Retamal Marín
Kapitel 3. Grundzüge der Charakterisierung von flüssigen Nanopartikelsystemen
Zusammenfassung
Die unterschiedlichen Zwecke einer Materialcharakterisierung können nicht alle mit einer Analysevorschrift erfüllt werden, sondern erfordern angepasste Vorgehensweisen. Demzufolge ergibt sich die Notwendigkeit der Ausarbeitung einer prinzipiellen Methodologie für die Charakterisierung von NM, in deren Zentrum die zweckgebundene Probenpräparation steht. Die Charakterisierung von NM verlangt fundierte Kenntnisse, die für die Interpretation und den Vergleich von Studien relevant sind.
Rodrigo Renato Retamal Marín
Kapitel 4. Materialien und Methoden
Zusammenfassung
SAS-Stoffsysteme sind wichtige NM, die sowohl in industriellen als auch in Verbrauchsprodukten, wie Kosmetika (hydratisierte Kieselsäure) und Lebensmitteln (E551), enthalten sind [26, 70, 281, 309-315]. Die physikalisch-chemischen Eigenschaften von SAS-NM werden z. B. verwendet als Stabilisatoren, Verdickungsmittel, Pigmente, Fließhilfsmittel, Rheologiesteuerung in Farben und Lacken, Wärmeisolation und Kosmetik [281, 285, 316-320]. Diese Materialien haben eine hierarchische, mehrskalige Struktur und bestehen hauptsächlich aus fraktalartigen Aggregaten von Partikeln im Nanometerbereich [47, 112, 321].
Rodrigo Renato Retamal Marín
Kapitel 5. Wissensgenerierende Experimente
Zusammenfassung
In diesem Kapitel werden Ergebnisse der experimentellen Forschung dargestellt. Diese Ergebnisse bilden die Grundlage für SOP-Richtlinien bzgl. Probenpräparation für die Charakterisierung des Dispersitätszustands von Nanopartikelsystemen.
Rodrigo Renato Retamal Marín
Kapitel 6. Demonstrationsexperimente
Zusammenfassung
In diesem Kapitel werden unterschiedliche Szenarien mit definierten SOPs herausgearbeitet, um den Dispersitätszustand von Nanopartikelsystemen zu analysieren. Es werden entwickelte SOPs angewendet, um offene Forschungsfragen sowie analytische Herausforderungen im Rahmen der Nanopartikelmesstechnik besser beantworten zu können. Zuerst wird der belastungsabhängige Dispersitätszustand von NM betrachtet, wobei konkrete Aussagen zum Materialverhalten getroffen werden.
Rodrigo Renato Retamal Marín
Kapitel 7. Fazit und Diskussion
Zusammenfassung
Abschließend sollen die gewonnenen Ergebnisse dieser Arbeit eingeordnet und diskutiert werden. Weiterhin wird ein Ausblick gegeben, in welchen Bereichen weiterer Forschungsbedarf besteht. Generell lässt sich sagen, dass die Ergebnisse dieser Arbeit es möglich machen, Richtlinien für die SOP-Entwicklung zu formulieren, die einerseits der Vielfalt an Analyseaufgaben gerecht werden und andererseits konkrete Aussagen (z. B. zu Dispergierzeiten, Stabilitätsuntersuchungen und Formulierungen) ermöglichen.
Rodrigo Renato Retamal Marín
Backmatter
Metadaten
Titel
Charakterisierung von Nanomaterialien in flüssigen dispersen Systemen
verfasst von
Rodrigo Renato Retamal Marín
Copyright-Jahr
2022
Electronic ISBN
978-3-658-36649-0
Print ISBN
978-3-658-36648-3
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-36649-0

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