Gekoppelte Dynamik eines dünnen flüssigen Films mit hydrodynamischen Instabilitäten in einer benachbarten Fluidschicht

• Antragsteller: Professor Dr. Steffen Hardt
• Fachliche Zuordnung: Technische Chemie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 209627097

Dünne flüssige Filme, mit einer Anfangsdicke ℎ0 von unter O(0.1mm), werden stark von Scherspannungen an der Oberfläche durch eine temperaturabhängige Oberflächenspannung beeinflusst, wenn sie senkrecht zu einem Temperaturgradienten auf einem flachen Substrat platziert werden. Dies kann zu einer periodischen Verformung der Filmoberfläche führen, ein bekanntes Beispiel von Selbstorganisation in dissipativen Strukturen. Das entstehende Muster maximiert den Wärmetransport quer zum Film, wogegen die Größe des Wärmeflusses üblicherweise unerheblich ist. Wir werden Systeme untersuchen, bei denen die Information über das momentane Muster (bzw. die Größe des Wärmetransports) dem System wieder zugeführt wird. Als Modellsystem werden zwei separate Filme in dem Temperaturgradienten übereinandergestapelt, wodurch die Wärme, die einen Film überquert, die Verformung des jeweils anderen Films verändert. Die Analyse der Systemkomplexität wird Einblicke in die Dynamik von kommunizierenden, selbstorganisierenden Systemen geben. Zudem werden die Erkenntnisse für die Kontrolle der thermisch induzierten Verformung eines Polymerfilms durch die elektrisch aktivierte Verformung eines zweiten Ölfilms verwendet. Der Ölfilm und der Polymerfilm bilden eine Sandwichstruktur senkrecht zur dominierenden Wärmetransportrichtung, wodurch eine Verformung des Ölfilms die Verteilung der Temperatur und somit auch der Oberflächenspannung entlang der Polymerfilmoberfläche beeinflusst. Dies ist ein vielversprechender und universell einsetzbarer Ansatz, um Grenzflächensysteme adaptiv und wiederholt zu rekonfigurieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Mathias Dietzel