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Projekt
Thermodynamische Analyse der Ursachen von Mikroexplosionen von Tropfen bei der Nanopartikelsynthese in Sprayflammen
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Hans Hasse; Professor Dr.-Ing. Maximilian Kohns
Fachliche Zuordnung
Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
Förderung
Förderung von 2017 bis 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 374482017
Der Erfolg der Sprayflammensynthese von Nanopartikeln hängt entscheidend davon ab, dass es während der Synthese zu Mikroexplosionen der im Brenner erzeugten Tropfen kommt. Die Ursache dieser Mikroexplosionen ist jedoch bislang nicht eindeutig geklärt und es gibt hierzu widersprüchliche Erklärungsansätze. Ziel des vorliegenden Projekts ist es daher, Klarheit über die Ursache der Mikroexplosionen zu schaffen. Die Arbeitshypothese ist, dass die Mikroexplosionen durch das Einsetzen des Verdampfens im Inneren des Tropfens ausgelöst werden. Ob es hierzu kommt, hängt von der Lewis-Zahl ab, die das Verhältnis von Wärme- zu Stofftransport im Tropfen beschreibt, und damit von den Stoffdaten der Prekursorlösung. Zum Erreichen des Projektziels werden experimentelle Arbeiten mit solchen zur Modellierung und Simulation zusammengeführt. Zunächst erfolgt eine einheitliche Zusammenstellung von experimentellen Ergebnissen aus der Literatur und dem SPP zum Thema Mikroexplosionen und Qualität der Nanopartikel. Diese wird ergänzt um Stoffdaten, die unter anderem die Berechnung der Lewis-Zahl erlauben. Wo dies erforderlich ist, werden die Stoffdaten im vorliegenden Projekt gemessen, wobei die in der 1. Förderperiode etablierten Methoden genutzt werden. Ferner werden anhand einer Betrachtung des Wärme- und Stofftransports im Einzeltropfen die Bedingungen für das Auftreten des Siedens im Inneren des Tropfens geklärt und die Kenntnisse auf die Stoffsysteme der Sprayflammensynthese angewendet. In Zusammenarbeit mit Prof. Mädler (Bremen) erfolgt die experimentelle Überprüfung von Vorhersagen für Systeme, die zuvor noch nicht untersucht wurden. An einem Beispielsystem wird die Tropfensimulationen aus dem vorliegenden Projekt mit detaillierten Gasphasensimulationen aus der Gruppe von Prof. Kronenburg (Stuttgart) zusammengeführt und mit experimentellen Ergebnissen der Gruppe von Prof. Mädler verglichen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
