Ultraschallunterstützte Herstellung und Charakterisierung von Mikro- und Nanokugeln aus präkeramischen Polymeren

Aufgrund ihrer Eigenschaften wie niedrige Dichte, große spezifische Oberfläche oder hohe thermische Stabilität sind unporöse und poröse Voll- und Hohlkugeln praktisch aller Werkstoffklassen mit Durchmessern im Mikro- und Nanometerbereich für eine Vielzahl potentieller Anwendungen interessant. Ein jüngeres Formgebungsverfahren zur Darstellung sphärischer Partikel, mit großem Potential zur Steuerung der geometrischen, physikalischen und chemischen Eigenschaften, basiert auf der Aushärtung präkeramischer Polymere in wässriger Emulsion. Die auf diese Weise zugänglichen siliciumorganischen Polymerkugeln können anschließend durch Pyrolyse in Keramiken umgewandelt werden. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden polymere und keramische Mikro- und Nanokugeln mittels eines ultraschallunterstützten Emulsions-Verfestigungsprozesses mit einem flüssigen, präkeramischen Polymersystem auf Polysiloxanbasis hergestellt. Die Charakterisierung der Kugeln erfolgte mit den gängigen Verfahren der Festkör-peranalytik (Raster- und Transmissionselektronenmikroskopie, Partikelgrößenanalytik, Stickstoffsorption, thermische Analyse, Röntgenpulverdiffraktometrie, etc.). Die wesentlichen Zusammenhänge zwischen der Zusammensetzung der Ausgangsmaterialien, dem Herstellungsprozess und den Eigenschaften der polymeren und keramischen Kugeln konnten identifiziert und in die vorherrschenden Modelle zur Emulsionsherstellung eingeordnet werden. Besonderheiten im Vergleich zu den etablierten Verfahren der Mikro- und Nanokugelherstellung ergeben sich durch die Möglichkeit der Zugabe von partikulären Füllstoffen zum Polymersystem und durch die Variation der Pyrolyseparameter. Dies erlaubt die Funktionalisierung der Kugeln sowie die Einstellung der Eigenschaften in sehr weiten Grenzen.