Mit Festkörperanalytik eine optimale Produktidentifizierung und -entwicklung gewährleisten

Festkörperanalytik
© Fraunhofer IBP

Die Material- und Werkstoffanalytik nimmt heute eine Schlüsselrolle in der Entwicklung moderner, nachhaltiger Produkte ein. Bei der Feststoffanalytik liegt der Schwerpunkt darauf, den Zusammenhang von Materialstrukturen und den daraus resultierenden Eigenschaften herzustellen, um eine optimale Produktidentifizierung und -entwicklung zu gewährleisten. Unsere Wissenschaftler*innen bedienen sich dazu verschiedener Verfahren.

Röntgenanalytik zur umfangreichen Festkörper-Charakterisierung

Die moderne Röntgendiffraktometrie (XRD) bietet wichtige Analysemethoden und ist daher aus modernen Feststofflaboren wie am Fraunhofer IBP nicht mehr wegzudenken. Zur umfangreichen Charakterisierung von Festkörpern stehen hier ein D2-Phaser (Cu-Strahlung) sowie ein leistungsstarkes SmartLab (Cu- und Mo-Strahlung) zur Verfügung.

Neben qualitativer und quantitativer Phasenanalytik an (luftsensitiven) Pulverproben können wir damit auch Messungen an realen Festkörpern (bis zu 100 x 100 x 250 mm3) durchführen. Der Probekörper kann hierbei mit einem minimalen Strahlfokus von ca. 100 µm2 abgerastert werden (XRD-Mapping), was – in Kombination mit einer dreidimensionalen Mikro-Computertomographie  – eine umfassende Analyse ermöglicht.

Mit unserem Johannson-Monochromator können wir Kα1-Strahlung (Cu) einsetzen, um komplexe, reflexreiche Proben zu untersuchen. Darüber hinaus verfügen wir über eine kompatible DSC-Probenkammer, die zeit- und temperaturabhängige XRD-Messungen bis 350 °C bei gleichzeitiger thermischer Analyse der Probe zulassen. Mittels PDF-Analyse kann zudem die atomare Nahordung in amorphen Festkörpern analysiert werden.

Elementare Zusammensetzung mittels Spektroskopie betrachten

Zur Betrachtung der elementaren Zusammensetzung von Probenmaterial verwenden unsere Wissenschaftler*innen ein Röntgenfluoreszenzspektrometer, mit dem selbst geringe Massenanteile (im ppm-Bereich) nachgewiesen werden können. Mit unserem Raman-Spektroskop untersuchen wir selektiv chemische Bindungen und Konnektivitäten in Festkörpern. Spezielle Kompetenzen haben wir uns v. a. auch bei der Charakterisierung silikatischer Phasen – darunter auch Gele und Gläser – aufgebaut.

Gemeinsam mit dem Fraunhofer IOSB haben unsere Expert*innen im Rahmen des Projekts »BauCycle« zudem eine Sortiertechnologie entwickelt, die Partikel mit einer Größe von weniger als zwei Millimetern in Echtzeit mittels Infrarot-Spektroskopie (FTIR) analysiert. So sind wir in der Lage, ein Gemenge verschiedener – auch gleichfarbiger – Stoffe mittels elektro-optischer Erkennung selektiv zu trennen.

Ebenfalls im Fokus: Korngröße und Sieblinie

Die makroskopische Korngrößenverteilung und die Sieblinie von Gesteinskörnungen ermitteln wir mithilfe von Analysensieben. In unserem Festkörperlabor können wir darüber hinaus Partikelcharakterisierungen bis in den Nanometerbereich durchführen. Um die Verarbeitbarkeit von Feststoffen zu bestimmen und auf dieser Grundlage deren potentielle Einsatzgebiete zu ermitteln, prüfen wir die Materialien hinsichtlich anisotroper Eigenschaften (Plattigkeit), Feuchtigkeitsgehalt und Abriebswiderstand.

Fraunhofer IBP bietet vielfältige Methoden der Festkörperanalytik

Mit unserem weitreichenden Know-how und unserer modernen Laborausstattung bieten wir unseren Kunden eine umfassende Charakterisierung von Feststoffen auf makroskopischer und mikroskopischer Ebene. Die aufgeführten Methoden werden zusätzlich durch zahlreiche morphologische und bildgebende Verfahren (z. B. REM-EDX, 3D-Mikroskopie, Rasterkraftmikroskopie (AFM), Mikro-Computertomographie, BET-Messungen und Lasergranulometrie) sowie durch umfassende Prüfungen von Materialeigenschaften (z. B. Druckfestigkeiten, Wärmeleitfähigkeit, Dauerhaftigkeit und Nanoindentation) ergänzt.

Sie sind an einer umfassenden Feststoffanalyse oder auch einzelnen Untersuchungen interessiert? Dann nehmen Sie gern Kontakt zu uns auf!