Aktuelle Forschungsprojekte

Image Korrosionsinhibitor für Ammoniak-Absorptions-Anlagen
Image Primäre Lärmreduktion an Ventilatoren
Image Leistungsprüfung an Kältemittelverdichtern
Image Innovatives Tieftemperaturkühlsystem zur Rekondensation / Verflüssigung von technischen Gasen bis 77 K
Image Drallfrei unterwegs...
Image Rauscharme, nichtmetallische Flüssig-Heliumkryostate
Image Kältemittel- und Kältemaschinenöl-Untersuchungen
Image Mikrowärmeübertrager in der Kältetechnik
Image Prolatent
Image Software für die TGA-Planung
Image Solare Kühlung
Image Kryoflüssigkeitspumpen für tiefkalt verflüssigte Gase wie z.B. LIN, LOX, LHe, LH2, LNG, LAr
Image Leistungsmessung an Wärmeübertragern
Image Nachweis der Lagerbeständigkeit von Kryoröhrchen
Image Akustik und Schwingungen
Image Praktikum, Diplom, Master, Bachelor

Sie befinden sich hier:   /  Startseite


American Institut of Physics publiziert mikroskopische Aufnahme

des ILK Dresden

Nur außergewöhnliche Aufnahmen schaffen es in die Druckausgabe der "physics today".

Physics Today 74, 8, 64 (2021); https://doi.org/10.1063/PT.3.4823

Diese mikroskopische Aufnahme aus dem ILK Dresden gehört jetzt dazu. Sie entstand in Kooperation mit der University of Science and Technology Wrocław (Polen) und der University of Padova (Italien) unter Federführung von Robert Mulka (UoW) und Matthias H. Buschmann (ILK Dresden). Der Trocknungsprozess eines 10 Mikroliter großen Tropfens einer Siliziumdioxidsuspension wurde mikroskopisch gefilmt. Am Ende des Prozesses zeigte sich das charakteristische, von vertrockneten Tee- oder Kaffeetropfen her bekannte, Ringmuster (coffee-ring pattern) mit einem Durchmesser von ca. 3 mm. Ziel der Untersuchung war es, die Ausbildung nanoporöser Beschichtungen von Verdampferflächen, zum Beispiel in Thermosyphons, besser zu verstehen.

Risse sind im täglichen Leben allgegenwärtig. Ihre Abmessung variiert über mehrere Größenordnungen, von 500 μm, wie im untersuchten Tröpfchen, bis hin zu dem 2017 entdeckten und 140 km langen Riss im Larsen-C-Schelfeis der Antarktis.

Robert Mulka, Matthias H. Buschmann und ihre Kollegen wollten die Rissbildung und den Prozess der Austrocknung genauer untersuchen. Zu diesem Zweck dosierten sie Tröpfchen einer wässrigen Siliziumdioxidsuspension (Partikelgröße ca. 70 nm) auf verschiedene metallische Substrate. Ein Mikroskop mit angeschlossener Kamera zeichnete den Trocknungsprozess unter Laborbedingungen auf.

Das publizierte Image zeigt das Endstadium des Trocknungsprozesses mit vollendeter Rissbildung. Deutlich sind der Kaffeering und die radialen Risse zu erkennen. Der äußere Rand des Tröpfchens zeigt tangentiale Spiralrisse. Letztere entstehen zuerst und induzieren die massiveren Radialrisse.

Das  Zusammenspiel von Marangonikonvektion, getrieben durch die Gradienten der Oberflächenspannung auf der Oberfläche des Tröpfchens und der Kapillarströmung im Inneren des Tröpfchens, transportiert die Siliziumdioxidpartikel zu dessen Rand und formt so den Kaffeering in der Siliziumdioxidbeschichtung. Mit deren fortschreitender Austrocknung bilden sich Zug- und Scherspannungen aus, die durch die Rissbildung abgebaut werden. Die Form der Risse hängt dabei von der lokalen Spannungsverteilung ab. Die Spiralrisse entstehen zunächst an zufälligen Stellen des Randes, wenn sich Teile der Siliziumdioxidbeschichtung vom Substrat ablösen. Die Radialrisse sind Ergebnis der Wechselwirkung von Kapillardruck und Scherspannung zwischen Siliziumdioxidschicht und Substrat.

(Mulka et al., 623, (2021) 126730, https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2021.126730).  


Ihre Anfrage zum Projekt

Weitere Projekte

Image

Charakterisierung von Supraleitern in Wasserstoffatmosphäre

Sind Supraleiter wirklich mit Wasserstoff kompatibel?

Image

Korrosionsinhibitor für Ammoniak-Absorptions-Anlagen

Eine Alternative zu Chrom(VI)-Verbindungen

Image

Entwicklung eines kryogenen magnetbasierten Luftzerlegers

Angewandte kryogene Magnetohydrodynamik zur Sauerstoffanreicherung

Image

Mollier hx-Diagramm

Prozessdarstellung im hx-Diagramm

Image

Sole (Wasser)-Wärmepumpen

Prüfungen nach EN 14511 und 14825