Inverse Gaschromatographie

Das Institut für Partikeltechnik verfügt über den Surface Energy Analyzer der Firma Surface Measurement Systems. Mit diesem kann unter anderem die freie Oberflächenenergie von Pulvern und Folien ermittelt werden.
Der SEA basiert auf der Messmethode der Inversen Gaschromatographie (IGC). Dies ist ein Gasphasenverfahren zur Charakterisierung von Oberflächen und Volumeneigenschaften von Feststoffen.

Schema_IGC

Eine zylindrische Säule wird gleichmäßig mit dem festen Probenmaterial, typischerweise ein Pulver, eine Faser oder Schicht gefüllt. In einen konstanten Trägergasfluss wird ein definierter Impuls Analysegas injiziert und die Laufzeit des Impulses oder die eluierte Konzentrationsfront  von einem Detektor gemessen.  Die injizierten Gasmoleküle adsorbieren mit einem Verteilungskoeffizienten Ks auf der Festkörperoberfläche:

Ks = Vn / mP

Wobei Vn dem Nettoretentionsvolumen entspricht, also dem erforderlichen Volumen, das zum Eluieren des Trägergases durch die Säule nötig ist. mP ist die Masse der Probe.
Vn ist damit ein Maß dafür, wie stark das Probengas in Wechselwirkung mit der festen Probe tritt und ist somit die fundamentale Größe des IGC Experiments. Daraus lassen sich eine Vielzahl von Oberflächen- und Volumeneigenschaften berechnen. Eine Reihe von IGC Messungen mit unterschiedlichen Analysegasen (Sondenmolekülen) ermöglicht dann den Zugriff auf eine Vielzahl von physikalisch-chemischen Eigenschaften der festen Probe.

Daraus ergeben sich eine Vielzahl von physikalisch-chemischen Eigenschaften von Feststoffen:
Dispersive und polare Oberflächenenergien
Wärme und Entropien der Adsorption
Säure / Base-Wechselwirkungen
Phasenübergänge
Sorptionsisothermen
Permeabilität, Löslichkeit und Diffusion
Mikroporen und Mesoporen-Verteilungen
Competetive (Mehrkomponenten) Adsorption
Oberflächenenergie –  Heterogenität Mapping