Ermittlung der wahren Dehnviskosität niedrigviskoser Fluide durch zusätzliche Kraftmessung bei der Capillary Breakup Extensional Rheometry

• Applicant: Professor Dr. Norbert Willenbacher
• Subject Area: Fluid Mechanics
• Term: from 2012 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 213681937

Die Capillary Breakup Extensional Rheometry (CaBER) ist eine vielseitig anwendbare Methode zur Charakterisierung der Dehnviskosität niedrigviskoser, komplexer Fluide. Im Gegensatz zu anderen Messverfahren können sehr große, praxisrelevante Gesamtdehnungen erreicht werden. Die Bestimmung der Dehnviskosität ist jedoch eingeschränkt, weil die Zugkraft am Fluidfaden bisher nicht erfasst wird. Um trotzdem eine Dehnviskosität ermitteln zu können, wird meist angenommen, dass die Flüssigkeiten keine Normalspannung σ1 in Zugrichtung aufbauen (σ1=0). In Vorversuchen wurden jedoch signifikante Abweichungen von dieser Annahme nachgewiesen. Im Rahmen des beantragten Projekts soll das CaBER-Verfahren durch Erweiterung um eine Kraftmessung zu einer universell einsetzbaren Methode für die Bestimmung der wahren Dehnviskosität niederviskoser Fluide entwickelt werden.Zur Ermittlung der Kraft werden zwei Ansätze verfolgt:1. Kraftbestimmung aus der Durchbiegung des horizontal verstreckten Fadens im Schwerefeld.2. Einbau eines hochempfindlichen Sensors zur direkten Kraftmessung im verstreckten Faden.Ersteres ist apparativ einfacher und eignet sich für schlanke, nahezu zylindrische Fäden. Die zweite Methode ist universeller nutzbar. Für viskoelastische Polymer- und Tensidlösungen sollen Abweichungen von der Hypothese σ1=0 systematisch untersucht werden. Erste Daten zur Abhängigkeit der Dehnviskosität von der Polymerkonzentration bzw. von der Mizellstruktur in Tensidlösungen sollen ermittelt werden.

• DFG Programme: Research Grants