Die Charakterisierung makroporöser Strukturen ist von zentraler Bedeutung für die Optimierung von Katalysatoren und deren Trägermaterialien sowie für die Bewertung der strukturellen Eigenschaften von Adsorbenzien, Keramiken, Polymeren, Membranen und geologischen Materialien. Sie stellt daher eine Schlüsselmethode für zahlreiche industrielle Anwendungen dar.
Die Quecksilber-Intrusions-/-Extrusionsporosimetrie galt hierbei bisher als die Standardmethode, da sie ein breites Spektrum an Porengrößen (von ca. 4 nm bis > 400 µm) verschiedener Materialien schnell (< 1 h) und hochgradig reproduzierbar analysieren kann – eine Kombination, die von keiner anderen Technik erreicht wird. Gesundheitsrisiken und Umweltbedenken machen den Ersatz von Quecksilber jedoch erstrebenswert. Trotz vieler Fortschritte bei verschiedenen Verfahren gab es bislang keine geeignete Alternative.
Eine Lösung für dieses Problem präsentiert die Arbeitsgruppe Thommes in der eben veröffentlichten Publikation (Langmuir, Juni 2026, DOI: 10.1021/acs.langmuir.6c01577) mit dem Titel:
„A Nonhazardous Alternative to Mercury in Liquid Intrusion Porosimetry: Systematic Study of Intrusion/Extrusion Behavior of a Gallium-Based Liquid Metal (eGaInSn) into Meso- and Macroporous Silica, Alumina, and Carbon Materials“
(Autoren: Andreas Schuss, Jakob Söllner, Matthias Thommes)
Die Arbeit stellt ein bahnbrechendes neues Konzept für die Makroporenanalyse vor. Durch den Einsatz eines Flüssigmetalls auf Galliumbasis (hier: eGaInSn, auch bekannt als Galinstan) als potenziellen Ersatz für Quecksilber in der Flüssig-Intrusionsporosimetrie bietet die Studie eine sichere und umweltfreundliche Alternative. Galinstan ist eine ungefährliche, eutektische Galliumlegierung, die bereits in vielen Bereichen als Quecksilberersatz verwendet wird (z. B. in Fieberthermometern).
Ein wesentlicher Vorteil dieser neuen Methodik ist ihre Kompatibilität: Sie kann mit jedem herkömmlichen Quecksilberporosimeter genutzt werden und erfordert lediglich geringfügige Anpassungen des Messzellendesigns sowie des Befüllungsvorgangs.
Die ausgewählten Ergebnisse dieser Veröffentlichung basieren auf intensiven Forschungsarbeiten der Arbeitsgruppe Thommes in den letzten 5 bis 10 Jahren zum Adsorptions-, Phasen- und Benetzungsverhalten von Fluiden (einschließlich Flüssigmetallen wie Gallium und dessen Legierungen) in porösen Materialien. Sie bilden die erste systematische Studie über den Einfluss von Confinement auf das Phasen- und Benetzungsverhalten von Galinstan (eGaInSn) in wohldefinierten meso- und makroporösen Materialien.