Hybride Systeme aus Nanopartikeln, welche in eine Polymermatrix eingebettet sind, bieten neue Möglichkeiten Materialeigenschaften von Polymeren gezielt zu verändern und einzustellen, wobei die Polymerprozessroute erhalten bleibt. Veränderbar sind zum Beispiel optischen Eigenschaften, wie Brechungs- und Transmissionsindex, die Bioaktivität und –Komptabilität oder auch thermische und mechanische Eigenschaften. Komponentenverteilung und Anordnung der Partikel beeinflussen hierbei die Funktion des Materials. Somit ist wird möglich Beschichtungen unterschiedliche Eigenschaften über die Filmhöhe aufzuprägen. Der Einsatzbereich für Komposite dieser Art ist aufgrund ihrer größen Diversität sehr vielfältig. Neben antikorrosiven Beschichtungen findet man sie beispielsweis auf medizinischen Geräten, wo die Einbettung von Nanopartikel in eine Polymerschicht der oberfläche Antibakterielle Eigenschaften verleiht. Die Anordnung der Nanopartikel in solchen Filmen ist hierbei für die Funktion entscheidend.

Im Rahmen des Projekts Particle-Polymer-Composites werden Beschichtungen aus Polymerlösungen mit dispergierten Partikeln, durch Nassapplikation und anschließeder Trocknung hergestellt. Die Beschreibung des Stofftranport in diesen Systemen ist äußerst komplex, da Stabilität und Phasenzerfall des Systems, Trocknung und Zusammensetzung sich gegenseitig beeinflussen.

Es wird daher ein Modellstoffsystem verwendet, welches über einen weiten Bereich der Trocknung stabil gehalten werden kann. An diesem System wird der Einfluss der Trocknung auf die Partikelverteilung untersucht. Gleichzeitig wird die Trocknungskinetik bestimmt und mit der reiner Polymerfilme verglichen.

Die Partikelverteilung im trockenen Film wird mittels konfokaler 3D Ramanspektroskopie aufgenommen. Hierbei ist die Herausforderung die optische Zugänglichkeit des dispersen Systems. Diese wird durch ein spezielles Design des Stoffsystems ermöglicht.

Begleitend zu den Messungen der Komponentenverteilung im Trocknenen Film werden mittelsTieftemperatur-Rasterelektronenmikroskopie Bilder von Bruchkanten im trockenen Filmaufgenommen. Diese sollen weiteren Aufschluss über die Verteilung der Komponenten während der Trocknung geben. Mit den aus den Experimenten gewonnen Informationen werden Simulationsmodelle aufgestellt und validiert.