Projekt Kontaktwinkel – Universität Innsbruck

Untersuchung des Kontaktwinkels von Fluiden auf Polymeren

Fluide zeigen in Kontakt mit Oberflächen unterschiedliches Benetzungsverhalten, welches mit dem Kontaktwinkel charakterisiert wird. Dabei hängt der Kontaktwinkel von der Materialpaarung und der Oberflächenbeschaffenheit, aber auch maßgeblich von der Vorgeschichte der polymeren Oberfläche und dort adsorbierten Stoffen, welche unter anderem aus der Umgebungs-atmosphäre stammen.

Theoretische Methoden scheitern bisher oft an einem Mangel an Wissen über die Vorgeschichte oder einem Mangel an Daten zur Parametrierung von Fluid-Wand-Wechselwirkungen. In meiner Arbeit soll basierend auf einer geeigneten Zustandsgleichung das Polymer beschrieben werden, unter Berücksichtigung der auf der Oberfläche adsorbierten Stoffe und der Historie des Polymers.

Mithilfe der Dichtegradiententheorie werden alle relevanten Phasengrenzen (Polymer-Fluid, Polymer-Gas, Gas-Fluid) beschrieben und der Kontaktwinkel kann somit berechnet werden. Um eine genaue Beschreibung der Historie der Polymeroberfläche zu erhalten, soll die Beschreibung der Adsorption auf dem Polymer mittels der Phasengrenze in einem vorherigen Schritt verbessert werden. Das Polymer selbst wird als amorpher Festkörper behandelt.

Ein Kontaktwinkel wird aus experimentellen Daten ermittelt, die in meiner Arbeit erzeugt werden sollen. Die Bestimmung von Kontaktwinkeln ist stark von der Historie abhängig, weshalb in meiner Arbeit eine Methode entwickelt wird, die Historie künstlich zu erzeugen, um diese kontrollieren zu können. Nach Anpassung an eine Historie kann die entstandene Theorie für weitere Historien oder auch Fluide zur Vorhersage genutzt werden. Die Vorhersagekraft soll anhand experimenteller Arbeiten überprüft werden.