Dynamische Benetzung löslicher Polymeroberflächen

• Antragstellerinnen: Professorin Dr. Tatiana Gambaryan-Roisman, seit 2/2014; Dr.-Ing. Valentina Marcon
• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik ; Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 246477399

Das Verständnis der Benetzungsprozesse von sich spontan auf Polymeroberflächen verteilenden Lösungsmitteln ist essentiell für verschiedene technische Anwendungen wie z. B. beim Drucken, Be-schichten oder Lackieren, bei der Lebensmittelwissenschaft und bei der Medikamentenverabreichung von Aerosolen. Die Abhängigkeit der Benetzungsgeschwindigkeit von der Oberflächenspannung oder der Benetzbarkeit der Oberfläche wird im Fall von einfachen Flüssigkeiten oder Oberflächen durch ein Potenzgesetz beschrieben. Was noch nicht geklärt ist, ob diese Annahme auch für komplexere Sys-teme, wie z.B. dem Kontakt von Flüssigkeiten oder Lösungsmitteln mit Polymeroberflächen, gerecht-fertigt ist. Falls die Flüssigkeit, welches die Polymeroberfläche benetzt, ein Lösungsmittel für das Polymer ist diffundiert diese in das Polymer und verursacht so ein Aufquellen des Polymers; über einen längeren Zeitraum wird es möglicherweise das Polymer auflösen.Das Ziel des vorliegenden Projektes ist die komplexen Wechselwirkungen zwischen Benetzung, Quel-len, Solvatisierung und Verdunstung aufzuklären, welche auftreten wenn sich ein Lösungsmitteltropfen auf einer Polymeroberfläche verteilt.Wohldefinierte Systeme werden durch Experimente und computergestützte Simulationen charakteri-siert: Toluol Tropfen auf Oberflächen von Polystyrol mit verschiedenen Molekulargewichten und einer Oberflächenmikrostruktur. Mit einer Hochgeschwindigkeitskamera erfolgt die Messung des Benetzungsprozesses und der Ab-drücke, die beim Verdampfen des Lösungsmittels entstehen. Diese Messungen werden mit atomisti-schen und coarse grained Simulationen verglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: High speed camera
• Gerätegruppe: 5430 Hochgeschwindigkeits-Kameras (ab 100 Bilder/Sek)
• Beteiligte Personen: Dr. Lars-Oliver Heim; Professor Dr. Nico van der Vegt
• Ehemaliger Antragsteller: Privatdozent Dr. Elmar Bonaccurso, bis 1/2014