Das System mIRage-IR der Photothermal Spectroscopy Corporation erweitert die Möglichkeiten zur chemischen und mikroskopischen Charakterisierung bitumenhaltiger Bindemittel. Die O-PTIR-Technologie kombiniert Infrarotspektroskopie und Mikroskopie und ermöglicht dadurch die ortsaufgelöste Analyse der chemischen Zusammensetzung von Materialien mit einer räumlichen Auflösung von unter 1 µm. Im Gegensatz zu konventionellen Infrarotspektroskopieverfahren (u.A. FTIR) lassen sich damit auch sehr kleine Materialbereiche gezielt untersuchen.
Das Messprinzip basiert auf der Anregung des Probenmaterials durch einen Infrarotlaser mit variabler Wellenlänge. Die wellenlängenabhängige Absorption der Infrarotstrahlung führt zu einer lokalen Erwärmung der Probe. Diese photothermischen Effekte werden mithilfe eines sichtbaren Lasers im selben optischen Strahlengang detektiert. Auf diese Weise können chemische Informationen ortsaufgelöst erfasst und mit mikroskopischen Aufnahmen der Probenoberfläche verknüpft werden. Die Messung erfolgt berührungslos und ermöglicht die Untersuchung auch stark absorbierender Materialien.
Ein wesentlicher Anwendungsbereich am Institut für Straßenwesen ist die Untersuchung bitumenhaltiger Bindemittel. Bitumen ist ein komplexes Mehrkomponentensystem, dessen chemische Zusammensetzung und Mikrostruktur maßgeblich die Materialeigenschaften beeinflussen. Mit dem neuen Forschungsgroßgerät können beispielsweise die Auswirkungen von Alterungsprozessen, die Wirkung von Polymermodifikatoren und Rejuvenatoren sowie die Eigenschaften alternativer und nachhaltiger Bindemittel detaillierter untersucht werden.
Das neue System ergänzt die etablierten rheologischen Prüfverfahren des Instituts um eine hochauflösende spektroskopische Untersuchungsmethode. Die Kombination beider Ansätze eröffnet neue Möglichkeiten, Zusammenhänge zwischen chemischer Zusammensetzung, Mikrostruktur und makroskopischem Materialverhalten zu analysieren und damit die Entwicklung leistungsfähiger und nachhaltiger Asphaltbauweisen voranzutreiben.
Die Anschaffung des Forschungsgroßgeräts wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) und das Land Niedersachsen finanziert. Wir bedanken uns herzlich für die Unterstützung bei der Realisierung dieses Forschungsvorhabens.
