FWF - PARTINTER - Bögen und Lawinen in partikelbelasteten Grenzflächen

Das Projekt „Bögen und Lawinen in partikelbeladenen Grenzflächen” konzentriert sich auf flüssige Grenzflächen, die durch eine dichte Schicht von Mikropartikeln, die an ihnen haften, stabilisiert werden. Diese Adsorption und die resultierende Stabilisierung werden durch Kapillarität angetrieben, d.h. durch die Tatsache, dass bei mikro- und millime-trischen Maßstäben die Form eines flüssigen Teils durch die Minimierung seiner Oberflächenenergie festgelegt wird. Obwohl diese Grenzflächen den meisten von uns weitgehend unbekannt sind, sind sie sowohl in der Natur - beispielsweise in Form von Regentropfen, die mit Pollen, Staub oder Sand bedeckt sind - als auch in Industrieprodukten wie Emulsionen und ultrastabilen Schäumen üblich. Die Beziehung zwischen den makroskopischen Eigenschaften dieser Grenzflächen und den Eigenschaften der einzelnen Partikel aus denen sie bestehen, ist nach wie vor wenig bekannt. Der Mangel an Wissen ist besonders problematisch für große und schnelle Verformungen, die tatsächlich den typischen Bedingungen entsprechen, die während industrieller Prozesse auftreten. Das vorliegende Projekt zielt darauf ab, diese Lücke mit einem ursprünglichen experimentellen Ansatz zu schließen. Letzteres basiert auf zwei Aspekten: dem sorgfältigen Design von Partikeln mit unterschiedlichen und kontrollierten Eigenschaften und der gleichzeitigen Beobachtung der Grenzflächenkompression / -dekompression auf Mikro-, Meso- und Makroebene. Zu diesem Zweck verfolgt ein Interferometer die Position einzelner Partikel in Bezug auf die Flüssigkeitsgrenzfläche. Die Verwendung von Hochgeschwindigkeitskameras ermöglicht die Visualisierung von Änderungen der Partikelpackung und -dichte auf dem Niveau von zehn bis einigen hunderten von Partikeln, während Sichtverformung und Druckvariationen auf Schnittstellenebene gemessen werden. Die Ergebnisse werden verwendet, um bestehende Modelle zu verbessern, die vor allen deshalb versagen, weil sie auf einem kontinuierlichen Ansatz beruhen und die Grenzflächen als elastische Membranen betrachten. Unsere Daten sollten es uns ermöglichen, ihren granularen Charakter zu berücksichtigen und daher ungeklärte Phänomene wie Bögen und Lawinen wiederzugeben.