Fourier Transformations Rheologie als neue nichtlineare mechanische Charakterisierungsmethode für Emulsionen und Suspensionen auch mittels simultaner Kleinwinkellichtstreuung und NMR Charakterisierung

• Applicant: Professor Dr. Manfred Wilhelm
• Subject Area: Chemical and Thermal Process Engineering
• Term: from 2011 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 204098870

Emulsionen bestehen aus zwei nichtmischbaren Flüssigkeiten, z.B. Wasser und Öl. Das thermodynamisch instabile System wird mittels Emulgatoren oder Stabilisatoren kinetisch stabilisiert. Bei der Mischung zweier Newtonischer Flüssigkeiten erhält man ein viskoelastisches Material, welches unter oszillatorischer Scherung mit hoher Deformationsamplitude γ0 und Anregungsfrequenz w1 /2π Nichtlinearitäten aufweist, d.h. ein periodisches Zeitverhalten, welches neben der Anregungsfrequenz auch dessen ungerade höhere harmonische Frequenzanteile nw1 (mit n>1, n=ungerade) enthält. Diese Obertöne stammen aus der Tropfendeformation und der damit verbundenen Vergrößerung der Grenzfläche zwischen den beiden Phasen. Die Tropfendeformation selbst ist sowohl von verschiedenen Eigenschaften der Emulsion, wie z.B. Matrixviskosität ŋm, Tropfengröße R und Grenzflächenspannung ſ, als auch von den experimentellen rheologischen Parametern Deformationsamplitude γ0 und Oszillationsfrequenz w1 /2π abhängig. Mit Hilfe von Blockcopolymeren als Phasenvermittler können die Grenzflächeneigenschaften gezielt verändert werden. Die Charakterisierung der Emulsionen wird dabei hauptsächlich mit einem hochsensitiven Rotationsrheometer stattfinden, welches zusätzlich für Grenzflächenspannungsmessungen aufgerüstet werden soll. Die Kombinationen der rheologischen Messungen zum einem mit der Kleinwinkellichtstreuung gibt weiteren Aufschluss über die Tropfendeformation und zum anderen mit NMR zeigt die Änderungen der lokalen Dynamik auf die mechanischen Eigenschaften und umgekehrt.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1273: Colloid Process Engineering