Reißdynamik und Buckel-Instabilität flüssigkristalliner Brücken und Filamente

• Antragstellerin: Dr. Tanya Ostapenko
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 255351155

Eindimensionale freistehende Fluide Strukturen findet man nur selten in der Natur, aber sie können durch solche Materialien gebildet werden, die die Kapillar- (Rayleigh-Plateau) Instabilität überwinden können. Sobald diese Instabilität unterdrückt ist, können lange Filamente mit Aspektverhältnissen über 1000 gebildet werden.Frühere Berichte über freistehende flüssigkristalline Filamente und Brücken befassten sich mit der Messung von mechanischen und elektro-mechanischen Verformungen. Ein weiterer wichtiger Aspekt, der in der Literatur kaum behandelt wird, ist der Einfluss von Instabilitäten auf das Reißen und das Buckeln solcher Filamente unter Kompressionsspannungen. Das quantitative Verständnis solcher Prozesse ist unter anderem relevant in der Lebensmittelindustrie, wo lange flüssige Fäden oder Vorhänge in der Massenproduktion kontrolliert werden müssen.Substanzen, die in der Lage sind, stabile Filamente zu bilden, haben irgendeine innere Struktur. Die daraus resultierende Reiß- und Buckeldynamik ist viel komplizierter als in Newtonischen Flüssigkeiten.In diesem Forschungsprojekt planen wir die systematische Untersuchung der Abreißdynamik, Biege-Instabilitäten und Fließcharakteristik von Filamenten, die von diskotischen und 'bent-core' Flüssigkristallen gebildet werden. Flüssigkristalle haben die einzigartige Eigenschaft, dass ihre Eigenschaften von der vorhandenen Orientierungs- und Positionsordnung bestimmt werden. Diese Eigenschaft unterscheidet flüssige Kristalle von anderen viskosen, nichtnewtonischen Fluiden.Einige der konkreten Fragen, die wir beantworten werden, sind:Wie verläuft die Dynamik des Dünnerwerdens, des Abschnürens und des Abreißens?Wie entwickeln sich topologische Defekte auf und innerhalb der Brücken oder Filamente während des Reißens? Welche Rolle spielen sie im Abreißprozess?Welche Beziehungen bestehen zwischen den Strukturumwandlungen und den elastischen Kräften (orientierungs- und positionselastischen) im Filament?

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen