Dynamisches Verhalten von Wassertropfen auf flexiblen, adaptiven und schaltbaren Oberflächen aus oberflächengebundenen Polymernetzwerken und Bürsten

• Antragsteller: Professor Dr. Jürgen Rühe
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Polymermaterialien
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 422793161

Übergeordnetes Ziel des Forschungsprojektes im Rahmen des Schwerpunktprogramms ist es, Substratoberflächen mit einer maßgeschneiderten Chemie und Topographie zu erzeugen, die dynamisch auf Veränderungen in der Umgebung reagieren können, und das Benetzungsverhalten einfacher Flüssigkeiten auf solchen rekonfigurierbaren Oberflächen zu untersuchen. Ziel ist es, ein tieferes Verständnis in die Dynamik der Be- und Entnetzung solcher Flüssigkeiten auf schaltbaren Substraten zu erhalten. Wir werden uns vor allem auf experimentelle Methoden konzentrieren, aber auch die Ergebnisse mit theoretischen Analysen in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern des Schwerpunktprogramms kombinieren. Wir wollen im Wesentlichen zwei Konzeptlinien verfolgen, die im Laufe des Projekts zusammengeführt werden: 1. Wir werden Substrate erzeugen, bei denen eine spezifische Oberflächentopographie gewählt und die Oberflächenchemie so angepasst wird, dass dynamische Veränderungen durch z.B. Isomerisierungsreaktionen möglich sind. Diese Isomerisierungen ändern die Oberflächenenergie und führen dann zu einer dynamischen Änderung des Benetzungsverhaltens. 2. Wir erzeugen Substrate, bei denen eine bestimmte Oberflächenchemie gewählt und die Oberfläche durch mikrotechnische Methoden rekonfigurierbar gemacht wird. Dabei kann die Oberflächentopographie entweder durch einen externen Stimulus von glatt auf rau geschaltet werden oder die Oberfläche verformt sich bei Flüssigkeitskontakt. In einigen Fällen wird der Schaltvorgang durch die Benetzungsflüssigkeit selbst ausgelöst, so dass ansprechbare/adaptive Oberflächen entstehen. Gegen Ende der Förderperiode werden die beiden Linien entweder durch die Erzeugung einer auf mehrere Reize ansprechenden Oberfläche zusammengeführt, wobei ein Reiz auf die Oberflächenchemie bzw. die Oberflächenpolarität und einer auf die Topographie wirkt. In anderen Fällen ist vorgesehen, die entwickelten Technologien als Werkzeugkasten zu nutzen, bei dem die Eigenschaften der Oberflächen in den beiden Projektlinien (stimulierte Oberflächenchemie und stimulierte Topographie) zu dynamisch rekonfigurierbaren Oberflächen kombiniert werden, wobei die dynamischen Veränderungen einen sehr starken Einfluss auf das Benetzungsverhalten haben.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2171: Dynamische Benetzung flexibler, adaptiver und schaltbarer Oberflächen
• Mitverantwortlich: Dr. Oswald Prucker