Dynamik und Grenzflächeneigenschaften von Flüssigkeiten unter Scherbelastung

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In diesem Projekt schlagen wir vor, die makroskopische Schereigenschaft von viskoelastischen Flüssigkeiten mit den inneren Freiheitsgraden in Korrelation zu setzen. Wir wollen mit Hilfe von hochauflösender Neutronenstreuung das Geschwindigkeitsprofil von Flüssigkeit unter Scherung bestimmen. Dazu soll eine spezielle Scherzelle mit variabler Drehzahl und Plattenabstand gebaut werden. Als Parameter kommen neben der Wahl der Flüssigkeiten die Oberflächenbeschaffenheit der Platten in der Scherzelle, die Drehgeschwindigkeit, der Plattenabstand und die Temperatur in Frage. Mit hochauflösender Neutronenrückstreuspektroskopie bestimmen wir das makroskopische Geschwindigkeitsprofil der Flüssigkeit in der Scherzelle. Darüber hinaus wird mit Hilfe der quasi-elastischen Neutronenstreuung die lokale Selbst-Diffusion gemessen. Neutronenstreuung bietet die einzigartige Möglichkeit in ein und demselben Experiment Information über völlig unterschiedliche Bewegungsmodi und Zeitskalen zu gewinnen. Zum einen wird durch die Wahl des Streuvektors die Längenskala vorgegeben, über die die Autokorrelationfunktion bestimmt wird, zum anderen kann über die Orientierung des Streuvektors parallel oder senkrecht zum Geschwindigkeitsvektor die Anisotropie der Moden untersucht werden. Die hochauflösende Neutronenspektroskopie an externen Einrichtungen soll durch Laborexperimente zur Bestimmung der Basiseigenschaften von Flüssigkeiten, wie z.B. die Viskosität ergänzt werden. Die Korrelation von makroskopischen Schereigenschaften mit mikroskopischen Freiheitsgraden wurde bisher nur mit Hilfe von Lichtstreuung unternommen, wobei die Längenskala der Korrelationsfunktion notwendigerweise durch die Wellenlänge vorgegeben ist. hochauflösende unelastische Neutronenstreuung an Flüssigkeiten unter Scherung wurde bisher noch nicht durchgeführt und wird hier zum ersten Mal vorgeschlagen.