Entwicklung eines NMR-gestützten Kapillarrheometers

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Die Kernmagnetische Resonanz (NMR) ermöglicht eine grundsätzlich neue Methode der Rheometrie. Rheometer dienen der Charakterisierung des mechanischen Materialverhaltens fluider Stoffsysteme. Industriell werden sie in vielen Bereichen eingesetzt (Kosmetik, Pharma, Lebensmittel, Kunststoffe, Farben etc.). Rheologische Eigenschaften werden einerseits für die Auslegung verfahrenstechnischer Anlagen (z. B. Transport, Füllvorgänge, Extrusion, Folienherstellung) benötigt. Andererseits werden sie zunehmend für die Qualitätskontrolle herangezogen, da sie häufig schnell messbar sind und mit Produkteigenschaften wie Partikel-, Tropfengrößen- oder Molmassenverteilungen korrelieren.Eine grundlegende rheologische Funktion ist die Fließfunktion, d.h. der Zusammenhang zwischen Scherrate und Schubspannung bei stationärem Scherfließen. Die Scherrate entsteht entweder zwischen bewegten Wände (z.B. Kegel-Platte-Rheometer) oder in einer Rohrströmung (Kapillarrheometer).Vorteile von Kapillarrheometern sind die abgeschlossene Produkthandhabung und die Fähigkeit zum Inline-Einsatz. Ein NMR-Kapillarrheometer ermöglicht dazu schnellere, genauere Messungen mit annahmefreier Auswertung.In diesem interdisziplinären Vorhaben soll erstmals ein Niederfeld-NMR-Kapillarrheometer entwickelt werden. Dies erfordert zunächst Grundlagenforschung auf dem rasch an Bedeutung gewinnenden Gebiet der Niederfeld-NMR. Anschließend soll durch die Anwendung der Methode auf rheologisch komplexe Systeme deren Leistungsfähigkeit demonstriert werden.