Rheologie nanopartikelhaltiger technischer und natürlicher Silicatschmelzen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Joachim Deubener; Dr. Danilo Di Genova, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie ; Glas und Keramik und darauf basierende Verbundwerkstoffe
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 450607215

Nanokristalle (auch Nanolite genannt) sind neu erkundete Schlüsselbestandteile vulkanischer Schmelzen. Ihr Einfluss auf die Schmelzrheologie ist bisher nicht verstanden, wie auch aktuelle rheologische Parametrierungen von nanopartikelhaltigen Suspensionen nicht erfolgreich verlaufen. Das Forschungsprojekt hat daher zum Ziel durch rheologische Untersuchungen von basaltischen und rhyolithischen Schmelzen in Abhängigkeit von Konzentration, Geometrie, Oberflächeneigenschaften und dem Grad der Agglomeration der Nanopartikel, Kenntnisse über die zugrundeliegenden physikalischen Prozesse zu erlangen. Dabei soll die molekulare und mesoskopische Struktur nanopartikelhaltiger Suspensionen vor (und nach) den rheologischen Experimenten durch eine Kombination von verschiedene hochmoderne Analysemethoden aufgeklärt werden. Besonderes Augenmerk wirft das Projekt auf die Bildung von Nanoliten in Glasschmelzen. Dabei soll das frühe Stadium der Kinetik der flüssig-fest Umwandlung u.a. durch dynamische Differenzkalorimetrie von periodisch wiederholenden Unterkühlungen untersucht werden. Die Ergebnisse ermöglichen eine genauere Beschreibung der kritischen Kühlrate sowie der Bedingungen, die zur Bildung von Nanoliten in unterkühlten viskosen Schmelzen führen. Die Kombination von rheometrischen und kinetischen Daten ist erforderlich, um relevante numerische Simulationen durchzuführen, die Auswirkungen auf die Fluiddynamik nanopartikelhaltiger Suspension aufzeigen und zur präzisen Vorhersagen der zeitabhängigen Rheologie des aufsteigenden Magmas führen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen