Gezielte Einstellung von Tropfenkondensation an durch Ionenimplantation modifizierten metallischen Oberflächen

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Andreas Paul Fröba
• Subject Area: Technical Thermodynamics
• Term: from 2005 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5451396

Im Rahmen der bisherigen Bearbeitung der ersten Projektphase des Forschungsvorhabens wurde erstmals eine grundlegende Untersuchung möglicher Effekte, die zum Auftreten von Tropfenkondensation (TK) nach Modifikation metallischer Oberflächen mittels Ionenimplantation (II) fuhren, vorgenommen. Vieles deutet darauf hin, dass die Einstellung von TK nicht unmittelbar mit der gemäß bisherigen Modellen durch die II bewirkten Reduzierung der Oberflächenenergie verbunden ist. Experimentelle Versuche und Oberflächenanalysen weisen darauf hin, dass beim lonenbeschuss bzw. durch andere Vorbehandlungen oder direkt bei der Herstellung zufällig erzeugte Nanostrukturen an der Oberfläche möglicherweise ähnlich dem Lotus-Effekt eine Reduzierung der Benetzbarkeit bewirken und damit die Voraussetzungen für das Auftreten von TK schaffen. Dennoch kann nicht ausgeschlossen werden, dass weitere durch die II induzierte Oberflächeneffekte existieren, welche im Zusammenhang mit dem Auftreten von TK stehen. Somit ist klar, dass für die Entwicklung eines allgemein gültigen Modells zur Vorhersage einer für die Einstellung von TK geeigneten Oberflächenmodifikation von Metallen in Zusammenhang mit dem bevorzugten Arbeitsfluid aufzuklären ist, welche durch die II erzielten Veränderungen an der Metalloberfläche tatsächlich für das Auftreten von TK verantwortlich sind.Im Rahmen der Fortsetzung des Forschungsvorhabens werden durch weitere Untersuchungen die Voraussetzungen für die Entwicklung eines Modells geschaffen, mit dem ohne aufwändige Versuchsreihen für gewünschte Kombinationen aus metallischem Basismaterial und Arbeitsfluid Parameter für eine Oberflächenmodifikation durch II spezifiziert werden können, welche für die aus energietechnischer Sicht anzustrebende Einstellung von TK geeignet sind. Grundlage dieses Modells bildet das anhand von Oberflächenanalysen, Kontaktwinkelmessungen, visuellen und wärmetechnischen Untersuchungen der Kondensation sowie mit Hilfe theoretischer Betrachtungen zu erarbeitende fundamentale Verständnis des Zusammenhangs zwischen den durch die II bewirkten Oberflächeneffekten und dem dadurch induzierten Auftreten von TK.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Professor Dr.-Ing. Alfred Leipertz