Grenzflächen komplexer Fluide

Grenzflächen komplexer Fluide

Die Gruppe untersucht das Verhalten von komplexen Fluiden an ihren Grenzflächen mit Festkörpern und Gasen. Beispielsweise funktionieren Kugelschreiber auf Papier gut, versagen aber typischerweise auf Glas. Der Grund dafür ist die unterschiedliche Wechselwirkung der Tinte, einer komplexen Flüssigkeit, mit den verschiedenen Arten von Oberflächen. In ähnlicher Weise hängt die Qualität eines Tintenstrahldrucks entscheidend vom Trocknungsverhalten der Tinte ab, die sich als winzige Tröpfchen auf fast jeder Art von Oberfläche ablagert. Von der Umgebungsfeuchtigkeit bis zur Porosität der Oberfläche beeinflussen verschiedene Parameter diesen Prozess. Die Anwendungsbereiche unserer Projekte reichen von der Alltagswelt (z.B. Papier) über die Biologie bis hin zur Computertechnologie (Silizium-Mikrochips).

Auf die Mischung kommt es an
Es gibt Flüssigkeitstropfen, die sich erst auf Oberflächen ausbreiten und dann von alleine wieder zusammenziehen – dies hat eine Gruppe von Wissenschaftler*innen um Nate Cira von der Harvard und Cornell University und Stefan Karpitschka vom Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation herausgefunden. Dieser Bumerang-Effekt hängt dabei von der Zusammensetzung der Tröpfchen ab. Da diese beim Zusammenziehen – anders als beim herkömmlichen Trocknen – so gut wie keine Spuren hinterlassen, birgt dies neue Möglichkeiten für die Reinigung und Beseitigung von Partikeln auf empfindlichen Oberflächen, wie beispielsweise Mikrochips. mehr
Unterstützung für strömungsphysikalische Forschung 
Wissenschaftler des MPI-DS erhält Forschungsstipendium der Alexander von Humboldt-Stiftung mehr
Das Gedächtnis der Faltungen
Was passiert, wenn weiche Materialien stark komprimiert werden? Forschende des Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation, der Universität Twente und der Cornell University untersuchten die Morphologie der Faltungen im Mikrometerbereich. Sie entdeckten einen doppelten Faltungsmechanismus, der ähnlich wie beim Benetzen von Flüssigkeiten durch Kapillarkräfte hervorgerufen wird und ein T-förmiges Faltungsprofil verursacht. Die Entfaltung hinterlässt eine Narbe, die als Keimpunkt für nachfolgende Faltungen dient. Ohne das Material zu beschädigen, ermöglicht dies ein frei programmierbares Faltungsgedächtnis von weichen Oberflächen. mehr
Schwerpunktprogramm SPP 2171 – “Dynamic Wetting of Flexible, Adaptive and Switchable Surfaces”
Was passiert, wenn sich ein Tropfen über einen Oberfläche bewegt, die so weich ist, dass sie durch die Kapillarwirkung des Tropfens verformt wird? Und was wäre, wenn der Festkörper auch auf den Tropfen reagieren und seine Oberflächeneigenschaften ändern würde? Wie würde das die Dynamik des Benetzens oder Entnetzens ändern, d.h. die Geschwindigkeit, mit der sich der Tropfen über die Oberfläche bewegt? Und wäre es nicht nützlich, wenn wir durch einen Trick die Oberfläche "bei Bedarf" verändern könnten, sodass sie wasserabweisend ist oder nicht? Die Natur spielt diese Tricks jeden Tag, wie beim wasserabweisenden Gefieder eines Eisvogels oder auf der rutschigen Oberfläche von Fleischfresserpflanzen, an denen sich nicht einmal Insekten halten können. Solche und ähnliche Fragen werden im neu gegründeten Schwerpunktprogramm SPP 2171 behandelt, an dem Stefan Karpitschka als Mitglied des Koordinierungsausschusses mitarbeitet, und seine Gruppe sich an der gemeinsamen Forschungsarbeit beteiligt. mehr
Max Planck - University of Twente Center for Complex Fluid Dynamics
Das Max Planck - Universität Twente Center für komplexe Fluiddynamik ist eine interdisziplinäre Plattform, die gemeinsam vom MPI für Dynamik und Selbstorganisation in Göttingen, dem MPI für Polymerforschung in Mainz und der Universität Twente in Enschede, Niederlande, genutzt wird. Gemeinsam wollen wir die Komplexität von Mehrkomponentenflüssigkeiten auf allen Längenskalen verstehen, von nanoskopischen Oberflächenwechselwirkungen bis hin zu großen turbulenten Strömungen. Die Gruppen von Stefan Karpitschka und Corinna Maass sind Mitglied in diesem Zentrum, beide untersuchen in diesem Zusammenhang vom Marangoni-Effekt angetriebene Strömungen. Dieser Effekt erlangte eine gewisse Popularität in Form der "Tränen des Weins", frühe wissenschaftliche Arbeiten gehen bis ins 19. Jahrhundert zurück, als Carlo Marangoni und James Clerk Maxwell daran forschten. Noch heute verstehen wir viele Aspekte dieses Effekts nicht, vor allem aufgrund der komplexen Natur der Flüssigkeiten, die sie zeigen. Neueste technologische Herausforderungen, z.B. im Tintenstrahldruck, erfordern ein besseres Verständnis, stellen aber gleichzeitig neue Methoden zur Untersuchung dieser Effekte bereit. mehr
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