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Projekt
Dynamische Benetzungseigenschaften und Kontaktwinkelhysterese von Tropfen auf Polymerbürsten und Gelen
Antragstellerinnen
Professorin Dr. Friederike Schmid; Professorin Dr. Doris Vollmer
Fachliche Zuordnung
Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
Förderung
Förderung von 2019 bis 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 422796905
Tröpfchen auf einer Polymerbürste oder einem Polymergel sind von einer Benetzungskante umgeben. Das liegt daran, dass die vertikalen Komponenten der auf die Grenzflächen wirkenden Kräfte die Bürste bzw. das Gel hochziehen. Die Form und die Höhe der Benetzungskante beeinflussen massgeblich den Kontaktwinkel und die Reibung bewegter Tröpfchen. In dem Projekt soll ein besseres Verständnis der dynamischen Kontaktwinkel und der Reorganisation der Benetzungskante aufgrund der Bewegung der Tropfen erzielt, und die daraus resultierenden Mechanismen von viskoser Dissipation untersucht werden. Dazu sollen konfokale Laser-Raster-Mikroskopie und vergröberte Molekulardynamiksimulationen eingesetzt werden. Geplant ist, die folgenden Modellsysteme zu untersuchen: (I) Polymergele. Hier sollen PDMS-Gele betrachtet werden, die mit Silikon-Öl inflitriert werden. Zum Vergleich sollen auch Hydrogele studiert werden. Es soll die Dicke, die Vernetzungsdichte des Gels, die Viskosität der infiltrierenden Flüssigkeit sowie die Geschwindigkeit des bewegten Tropfens variiert werden. (ii) PDMS-Bürsten ohne und mit eingebrachten freien Polymerketten. Vorläufige experimentelle Untersuchungen haben gezeigt, dass die Gegenwart freier Ketten in der Bürste einen signifikanten Einfluss auf die dynamischen Eigenschaften der aufgebrachten Tropfen hat und insbesondere, auf die Kontaktwinkelhysterese. Abhängig von der Art der Bürste und der Menge freier Ketten ändert sich der Kontaktwinkel maßgeblich. Dies eröffnet neue Möglichkeiten, die Benetzungseigenschaften von Polymerbürsten über einfache physikalische Mechanismen zu kontrollieren.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
