Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter

Nanopartikel werden als Zusatzstoffe verwendet, um die Eigenschaften von Flüssigkeiten zu verändern und zu kontrollieren und Emulsionen für mögliche Anwendungen in der Lebensmittel-, Kosmetik-, Druck- und Materialindustrie zu stabilisieren. Sie sind ein wesentlicher Bestandteil von Tinten und vielversprechende Träger für die gezielte Abgabe von Medikamenten. Nanopartikel werden in funktionelle poröse Materialien eingebaut und ermöglichen einen hohen Wärme- und Stofftransport sowie hohe chemische Reaktionsgeschwindigkeiten. Die Kräfte, die zwischen Nanopartikeln wirken, sind zwar die gleichen wie die zwischen Partikeln im Mikrometerbereich, aber sie führen zu einer wesentlich anderen Dynamik und anderen effektiven Flüssigkeitseigenschaften, insbesondere der Volumen- und Oberflächenrheologie. Der Umgang mit diesen Partikeln erfordert jedoch eine umfassende Kenntnis der Gesetze, die die Wechselwirkung von Nanopartikeln definieren. Die meisten bisherigen Studien zu den Eigenschaften und der Dynamik von Nanosuspensionen sind jedoch auf verdünnte Suspensionen nahe dem Gleichgewicht beschränkt. In realen Anwendungen sind die Nanosuspensionen aber dicht und damit weit vom Gleichgewicht entfernt. Diese Wissenslücke und das mangelnde Verständnis behindern daher die Weiterentwicklung vieler Bereiche solcher nützlichen Systeme.

Die Untersuchung dynamischer Grenzflächenströmungen ist für die Herstellung und Anwendung funktioneller Nanomaterialien von wesentlicher Bedeutung. Simulationen werden den Weg für die Vorhersage der Dynamik von Grenzflächen und Kontaktlinien sowie der Stabilität von Flüssigkeitsfilmen und Flüssigkeitsbrücken ebnen. Die Dynamik und der Zerfall von Nanosuspensionsfilmen und Flüssigkeitsbrücken haben einen großen Einfluss auf die Ablagerung und Selbstorganisation von Nanopartikeln. Vor diesem Hintergrund ist es wichtig, die Wechselwirkung von Nanopartikeln sowie die Grenzflächenströmung bei der Selbstmontage von Nanopartikeln zu untersuchen. Wir wollen hier ein theoretisches Modell und eine Simulation erarbeiten, die den Fluss und die Anordnung von Nanopartikeln auf Substraten beschreiben, basierend auf dem Modell der Wechselwirkung von kolloidalen Nanopartikeln und der Dynamik von Nanopartikeln, dem Modell der Grenzflächenströmungen und unter Berücksichtigung der Verdampfung von Lösungsmitteln. Mit diesem Modell wird die Simulation der Selbstorganisation von Partikeln während der Koaleszenz und Verdampfung von zwei Nanosuspensionstropfen auf einem superoleophoben Substrat durchgeführt. Zusätzlich werden wir die Bildung von Agglomerationen durch Verdunstung von gedruckten leitfähigen Tinten/Pasten modellieren.

Weitere Informationen

nanoPaInt
European Commission, Marie Skłodowska-Curie Actions, Innovative Training Network