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Projekt
Effiziente und präzise numerische Simulation der Benetzungsdynamik flexibler Strukturen
Antragsteller
Professor Dr. Sebastian Aland
Fachliche Zuordnung
Mathematik
Förderung
Förderung seit 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 422878782
Die Benetzung elastischer Substrate spielt eine bedeutende Rolle in der Natur und in technologischen Anwendungen. In der ersten Förderperiode haben wir eine der ersten numerischen Methoden entwickelt, um solche Vorgänge robust zu simulieren. Einerseits soll diese Methode nun angewandt werden, um die Benetzungsdynamik auf elastischen Substraten zu analysieren. Andererseits soll die Methodik in zwei Richtungen erweitert werden, die bisher numerisch völlig unzugänglich sind. Erstens werden wir eine numerische Methode entwickeln, die den Dissipationsmechanismus an der Kontaktlinie zutreffend beschreibt, indem sowohl Slip als auch dynamische Kontaktwinkel einbezogen werden. Dies wird die erste Beschreibung von Elastokapillarität mit realistischer Dynamik auf der Mikroskala liefern. Zweitens werden wir die Methodik auf dünne elastische Strukturen erweitern. Die Darstellung als niedriger-dimensionale Hyperflächen oder Kurven wird die einhergehenden Auflösungsprobleme lösen. Das resultierende Mehrskalenmodell wird es zum ersten Mal erlauben die Benetzungsdynamik an Membranen, weichen mikrostrukturierten Oberflächen, Haaren, und anderen dünnen Objekten zu simulieren. Mit den entstandenen numerischen Methoden untersuchen wir spannende Phänomene, die in Experimenten entdeckt wurden: (i) das Zusammenspiel von Benetzung und Formdynamik von Biomembranen, (ii) die komplexe Benetzungsdynamik auf strukturierten, elastischen Oberflächen und (iii) der Einfluss eines adaptiven Lubrikationstropfens auf die Kontaktlinienbewegung öl-haltiger Substrate. All diese Punkte werden in Kooperation mit experimentellen und theoretischen Projekten des SPP durchgeführt, um schließlich ein tieferes Verständnis für die grundlegende Physik hinter der Benetzungsdynamik auf elastischen Substraten zu schaffen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
