Bestimmung der Hamaker-Konstanten von polymeren Nanopartikeln in organischen Lösungsmitteln und wässrigen Elektrolytlösungen mittels asymmetrischer Fluss-Feld-Fluss-Fraktionierung

Die zwischen allen Objekten vorhandenen Wechselwirkungen können repulsiver und attraktiver Natur sein. Bei den attraktiven Kräften kommt der Bestimmung von Dispersionskräften eine besondere Bedeutung zu, da sie in allen kolloidalen Systemen vorhanden sind und entscheidenden Einfluss auf die Eigenschaften und Prozesse dieser Systeme nehmen. Eine der Möglichkeiten, Theorie und Experiment zu verbinden, ist die Beschreibung der London-Van der Waals-Wechselwirkung durch die Hamaker-Konstante, welche durch Berechnungen der Wechselwirkungsenergie zwischen Objekten erhalten werden kann. Für die Beschreibung von Oberflächenphänomenen wie Adhäsion, die in Termen der totalen potentiellen Energie zwischen Partikeln und Substrat beschrieben werden, benötigt man exakt bestimmte Hamaker-Konstanten. In der vorliegenden Arbeit wurde die asymmetrische Fluss Feld-Fluss Fraktionierung in Kombination mit einem auf dem Newton-Algorithmus basierenden Iterationsverfahren zur Bestimmung der effektiven Hamaker-Konstanten verschiedener Nanopartikeln sowie Polystyrollatex-Partikel in Toluol bzw. Wasser verwendet. Der Einfluss verschiedener Systemparameter und Partikeleigenschaften wurde im Rahmen der klassischen DLVO-Theorie untersucht.

The existing interaction forces between all objects are either of repulsive or attractive nature. Concerning attractive interactions, the determination of dispersion forces are of special interest since they appear in all colloidal systems and have a crucial influence on the properties and processes in these systems. One possibility to link theory and experiment is the description of the London-Van der Waals forces in terms of the Hamaker constant, which leads to the challenging problem of calculating the van der Waals interaction energies between colloidal particles. Hence, an exactly determined Hamaker constant for a given material is needed when interfacial phenomena such as adhesion are discussed in terms of the total potential energy between particles and substrates. In this work, the asymmetrical flow field-flow fractionation (AF-FFF) in combination with a Newton algorithm based iteration process was used for the estimation of Hamaker constants of different nanoparticles in toluene and polystyrene latices in water. The influence of various system parameters as well as particle properties was analysed using the classic DLVO-theory.