Gezielte Beeinflussung der Fließgrenze von Suspensionen durch chemisch modifizierte Partikeloberflächen

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In dem ersten Teilprojekt wird das Fließverhalten von konzentrierten Suspensionen in Scherströmungen untersucht. Entscheidende Parameter sind auf makroskopischer Ebene die Feststoff- Volumenkonzentration sowie die Viskosität des Dispersionsmittels und auf mikroskopischer Ebene die interpartikulären Wechselwirkungen, welche unter anderem durch gezielte chemische Modifikationen der Partikeloberflächen eingestellt werden sollen. Dadurch soll das Scherfließverhalten der Suspensionen variiert werden. Von besonderem Interesse sind dabei Untersuchungen zur Übertragbarkeit von Wechselwirkungen zwischen Einzelpartikeln, die mit der Methode „Colloidal Probe Atomic Force Microscopy (CP-AFM)“ durchgeführt werden, auf die makrorheologischen, d. h. kontinuumsmechanischen Erscheinungen wie Fest- Flüssig-Übergang/Fließgrenze, lineares und nichtlineares Verhalten in stationären, instationären und oszillatorischen Scherströmungen großer Amplitude. Die Modellsuspensionen werden aus starren, monodispersen, sphärischen Polystyrol-Partikeln hergestellt, die in Wasser- Glycerin-Mischungen dispergiert werden. Ziel der Arbeiten ist es, die auf mikroskopischer Ebene auftretenden interpartikulären Effekte auf die makroskopische Ebene zu übertragen und somit wichtige rheologische Erscheinungen besser verstehen zu können. Es wird eine enge Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe „Computersimulation komplexer Fluide“ von PD Dr. F. Varnik (MPI für Eisenforschung, Düsseldorf) angestrebt, die sich mit der molekulardynamischen Simulation des Fließverhaltens komplexer Fluide beschäftigt.