Auto-Oszillationen der Oberflächenspannung: Mechanismus und Wirkungsprinzipien eines neuartigen selbstorganisierenden dissipativen Systems

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Langzeitige Auto-Oszillationen der Oberflächenspannung sind ein interessantes, bisher unbekanntes Phänomen der Grenzflächenwissenschaft, dem Modellcharakter für ein besseres Verständnis von Oszillationen und Instabilitäten technologischer Prozesse und der Selbstorganisation komplizierter natürlicher Systeme zukommen kann. Grundlegendes Ziel ist es, weitgehende Informationen über den Wirkungsmechanismus des neuen Phänomens durch experimentelle Systemcharakterisierung, theoretische Systemanalyse und Systemsimulation zu erhalten. Um definierte Modellsysteme für auto-oszillierende Oberflächenspannungen zu konzipieren, sollen Möglichkeiten und Grenzen der Beeinflußbarkeit des Auto-Oszillations-Regimes, insbesondere bezüglich der Oszillationsfrequenz, -amplitude und -dauer, erarbeitet werden. In einer wesentlich verbesserten, optimierten Meßeinrichtung sollen die wichtigsten Systemparameter experimentell bestimmt werden. Ein theoretisches Modell soll erarbeitet werden, das die Auto-Oszillationen der Oberflächenspannung auf der Grundlage der nichtstationären, nichtlinearen Gleichungen der Hydrodynamik, der nichtstationären Gleichungen der konvektiven Diffusion, der Adsorptionsdynamik des grenzflächenaktiven Stoffes und des Grenzflächenspannungs-Gradienten beschreibt. Numerische Simulationen sollen zur Klärung des Einflusses der physikochemischen Eigenschaften des Tensides und der Systemgeometrie beitragen. Das betrifft insbesondere die Grenzwerte der Löslichkeit, der Oberflächenaktivität, des Diffusionskoeffizienten der Tenside, der Viskosität des Lösungsmittels, des Tropfenradius und der Eintauchtiefe der Kapillare.