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Luftfeuchtigkeit und ihr Einfluss auf Grenz- und Oberflächen DataPhysics Instruments Logo

Luftfeuchtigkeit und ihr Einfluss auf Grenz- und Oberflächen

Abbildung 1: Beschlagene Brillengläser veranschaulichen, wie Luftfeuchtigkeit zur Kondensation auf Oberflächen führt. Die gezielte Kontrolle der Luftfeuchtigkeit im Labor ist entscheidend für die Entwicklung von Beschichtungen und Materialien, die Kondensation minimieren und somit für beschlagfreie Oberflächen sorgen.

Abbildung 1: Beschlagene Brillengläser veranschaulichen, wie Luftfeuchtigkeit zur Kondensation auf Oberflächen führt. Die gezielte Kontrolle der Luftfeuchtigkeit im Labor ist entscheidend für die Entwicklung von Beschichtungen und Materialien, die Kondensation minimieren und somit für beschlagfreie Oberflächen sorgen.

Die Luftfeuchtigkeit beschreibt den Anteil von Wasser in der Luft. Sie beeinflusst physikalische Prozesse, chemische Reaktionen und biologische Systeme. Deshalb ist die kontrollierte Einstellung und Messung der Luftfeuchtigkeit bei der Analyse von Oberflächenparametern wie der Benetzung von großer Bedeutung.

Luftfeuchtigkeit als Grenzflächenparameter

Luftfeuchtigkeit beschreibt den Anteil von Wasser in der Luft und gibt an, wie viel Wasser in gasförmiger Form in der Atmosphäre enthalten ist. Dabei unterscheidet man zwischen absoluter und relativer Luftfeuchtigkeit. Die absolute Luftfeuchtigkeit bezeichnet die tatsächliche Menge an Wasser in einem bestimmten Luftvolumen und wird meist in Gramm pro Kubikmeter angegeben. Die relative Luftfeuchtigkeit hingegen beschreibt das Verhältnis der momentan enthaltenen Wassermenge zur maximal möglichen Wassermenge, die die Luft bei einer bestimmten Temperatur aufnehmen kann. Die relative Luftfeuchtigkeit wird in Prozent angegeben. Da warme Luft deutlich mehr Wasser aufnehmen kann als kalte Luft, hängt die relative Luftfeuchtigkeit stark von der Temperatur ab. Wenn Luft abkühlt, steigt die relative Luftfeuchtigkeit, bis der Sättigungspunkt erreicht ist. Ab diesem Punkt setzt Kondensation ein und es bilden sich beispielsweise Tau oder Nebel.

Einfluss der Luftfeuchtigkeit auf physikalische und chemische Prozesse an Grenzflächen

Die Luftfeuchtigkeit beeinflusst Prozesse an Grenzflächen maßgeblich. Deshalb ist es von Vorteil, die Luftfeuchtigkeit als kontrollierten Parameter in relevante Messungen aufzunehmen. Ein prominentes Beispiel ist die Adsorption. Abhängig von der Luftfeuchtigkeit kann die Adsorption begünstigen oder verhindern. Die Anwesenheit von Feuchtigkeit in der Luft kann chemische Reaktionen an Grenzflächen katalysieren oder hemmen. Korrosion von Metallen, die Hydrolyse von Materialien und die Bildung von Oxidfilmen sind nur einige Beispiele. Auf biologischen Materialien kann Luftfeuchtigkeit zum Aufquellen führen.

Regelung der Luftfeuchtigkeit in der Laborumgebung

Mit den Feuchtegeneratoren und -reglern der HGC-Serie von DataPhysics Instruments kann die relative Luftfeuchtigkeit innerhalb von Messkammern geregelt werden. In Kombination mit einem Messgerät von DataPhysics Instruments kann so der Einfluss der Luftfeuchtigkeit auf Grenzflächenparameter untersucht werden.

Ein Beispiel: Moos- oder Schimmelbildung auf Fassaden ist ein unansehnliches Problem, das insbesondere bei hoher und langanhaltender Feuchtigkeit auftritt. Um zu untersuchen, welche Oberflächenbeschaffenheit eine möglichst rasche Trocknung begünstigt, kann die hohe Luftfeuchtigkeit bei der Entstehung von Morgentau mithilfe eines Feuchtegenerator der HGC-Serie simuliert werden.

Die Feuchtegeneratoren der HGC-Serie sind eigenständige Geräte, die sich mit einer Vielzahl von Laborgeräten und -kammern anderer Hersteller kombinieren lassen. Außerdem ist die HGC-Serie als OEM-Produkt verfügbar. So konnten Verpaalen et al. beispielsweise eine von der Natur inspirierte Doppellage, die abhängig von Temperatur und Luftfeuchtigkeit ihre Biegung ändert, mit einem HGC 30 untersuchen.

Weitere Anwendungsgebiete für den Einsatz eines Feuchtegenerators und -reglers der HGC-Serie sind unter anderem:

  • dynamisch-mechanische Analyse (DMA)
  • isotherme Kalorimetrie (IMC)
  • Nahinfrarotspektroskopie (NIR)
  • Raman-Mikroskopie
  • Rasterkraftmikroskopie (AFM)
  • Rheologie
  • Röntgenbeugung (XRD)
  • Thermogravimetrische Analyse (TGA)
  • Thermomechanische Analyse (TMA)
  • verschiedene Kammern und Einhausungen von DataPhysics Instruments