Rissbildung in trocknenden Latexdispersionen: Mechanismen und Strategien zur Vermeidung

• Applicant: Professor Dr. Diethelm Johannsmann
• Subject Area: Experimental and Theoretical Physics of Polymers
• Term: from 2011 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 196715790

Inhalt des Projekts ist das Studium der Rissbildung in trocknenden Latexdispersionen sowie Verfahren zur Vermeidung derselben. Methodisch basiert das Projekt auf einer Apparatur zur Abbildung von Spannungsverteilung in trocknenden Filmen, der Bestimmung von Interdiffusion zwischen verschiedenen Partikeln über Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET) sowie der Videomikroskopie. Es wird erwartet, dass es eine Antikorrelation zwischen der Polymer-Interdiffusion über die Partikelgrenzen hinweg und der kritischen Riss-Spannung gibt. Eine der anvisierten Strategien zur Hemmung der Rissbildung besteht in der Auswahl von Emulgatoren, welche die frühe Interdiffusion fördern. Weiterhin sind Mechanismen zur rissfreien Relaxation der Filmspannung Gegenstand der Untersuchungen. Diese könnten in transienten Filmdefekten (auch Scherbändern) oder einem Abgleiten der Partikel aneinander bestehen. Schließlich sollten Komposit-Materialien (Latices mit Füllern, Nanokomposite) eine Riss- Wachstum inhibieren. Die Arbeiten sollen begleitet werden durch numerische Rechnungen mit der Methode der Finiten Elemente. Mit diesen Modellen soll insbesondere die wechselseitige Kopplung zwischen mechanischen Spannungen einerseits und dem Transport der flüssigen Phase entlang von Gradienten des Unterdrucks andererseits studiert werden. Das Projekt soll auf diesem Wege herausarbeiten, inwieweit die Rissbildung in trocknenden Filmen den bekannten Gesetzen der Bruchmechanik folgt und inwiefern die flüssige Phase das Versagensverhalten verändert.

• DFG Programme: Research Grants