Wir möchten mittels innovativer optischer Methoden die Interaktion von unterschiedlichsten Oberflächen mit Grenzflächen und Kontaktlinien von Fluiden sichtbar machen, und damit langfristig Grundlagen für ein tiefgreifendes Verständnis der zugrunde liegenden komplexen Be- und Entnetzungsprozesse aufbauen. Das gezielte Design der Wechselwirkungen von Flüssigkeiten mit funktionalen Oberflächen ist eine Schlüsseltechnologie in zahlreichen Branchen, u. A. der Luftfahrt- und Mobilitätsindustrie, der Energiewirtschaft besonders im Hinblick auf Solar- oder Windkraftanlagen, im Gebäudesektor und auch der alltäglichen Konsumindustrie. Die Methodik ist prinzipiell zusätzlich auf biologische und medizinische Systeme anwendbar, beispielsweise die Interaktion von Tropfen mit Blättern und Pflanzenoberflächen, die Interaktion von Zellen mit einem deformierbaren Substrat oder der Detektion und Vermeidung von Biokontamination an Behältern.
Neue technische Entwicklungen und Verbesserungen basieren im Bereich der High-Tech Oberflächen sowohl auf Änderung der chemischen Oberflächeneigenschaften als auch auf Änderung der Oberflächentopographie. Leider erfolgt die Optimierung solcher High-Tech Oberflächen oft nur heuristisch ohne detailliertes Verständnis der physikalischen Prozesse, ein solches würde die Entwicklung stark vorantreiben und neue innovative Lösungen hervorbringen. Dies erfordert auf physikalischer Seite ein tiefgehendes Verständnis der gekoppelten Prozesse auf der Makroskale des Flüssigkeitsvolumens mit der Mikro- und Nanoskale der Prozesse an und nahe der Grenzfläche, bei denen oft umgebenden Flüssigkeiten oder Gase in Mikro- und Nanoschichten eine wesentliche Bedeutung zukommt. Neben technischen Anwendungen steckt auch der Interaktion mit biologischen / medizinisch relevanten Oberflächen ein Anwendungs- und Innovationspotential zu. Hierfür, wie auch für einige technische Anwendungen, ist die Elastizität des Materials ein weiterer wesentlicher Faktor, da die hier die auftretenden dynamischen Verformungen das Kontaktverhalten von Flüssigkeiten massiv beeinflussen.
Unsere Zielstellung ist der Aufbau von Laborkapazitäten zur Charakterisierung schneller dynamischer Prozesse im Kontext von Benetzungsproblematiken am FBT. Dies soll im Rahmen von Projekt- und Abschlussarbeiten, sowie langfristig in Synergie mit anderen Forschungsprojekten erfolgen. Weitere Anwendungsfelder zeitlich hochaufgelöster Bildgebung sind unsere Laborstudien zu Flüssigkristallen oder zur Dynamik granularer Materialien, insbesondere unterstützend für unsere Experimente in Mikrogravitation.
Das Projekt stärkt die technische Ausstattung des FBT, fördert die Entwicklung und Implementierung fortschrittlicher optischer Methoden an der THB, erlaubt durch die Integration von Studierenden die Ausbildung an modernen Forschunsmethoden und -Geräten, sowie bietet durch öffentliche Präsentationen einfacher Experimente und unserer Ergebnisse sehr gute Möglichkeiten der Wissenschaftskommunikation und der Gewinnung potentieller Nachwuchsfachkräfte für den naturwissenschaftlich-technischen Bereich.
Beteiligte Personen an der THB:
- Prof. Dr. Kirsten Harth (Projektleitung),
- Dr. Shiva Moradimehr,
- Ashwini Mushunuri,
- Mohammad Enezz,
- Mahdieh Mohammadi,
- Ralf Stannarius
