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Zeitschriftenbeitrag

1.
Florian Geyer, Patrick M. Seiler, Doris Vollmer, Rüdiger Berger  
Wie sich Tropfen bewegen

Freie Sicht bei Regen!

Artikel über Reibung von Flüssigkeiten und Festkörpern in Physik in unserer Zeit erschienen

11. März 2019

Die Reibung zwischen Flüssigkeitstropfen und Oberflächen ist ein spannendes und nach wie vor aktuelles Forschungsthema. Ein Team um Gruppenleiter Dr. Rüdiger Berger (Arbeitskreis Prof. Hans-Jürgen Butt) des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPI-P) hat nun gemeinsam mit Wissenschaftlern der Technischen Universität Darmstadt einen populärwissenschaftlichen Artikel über ihr Forschungsthema an der Schnittstelle zwischen Physik und Ingenieurwissenschaften in der Zeitschrift „Physik in unserer Zeit“ veröffentlicht. Der Artikel richtet sich an wissenschaftlich interessierte Personen, wie unter anderem Schülerinnen und Schüler, und bietet einen Einblick in die Forschung des MPI-P.

Ein Verständnis der Reibung zwischen Tropfen und Oberflächen ist sowohl in der Natur als auch in technischen Anwendungen von hoher Relevanz. In ihrem populärwissenschaftlichen Artikel erklären die Autoren Florian Geyer, Patrick M. Seiler, Doris Vollmer und Rüdiger Berger den Lesern die Grundlagen der Tropfenbewegung auf Oberflächen. Am Beispiel Auto erklären die Autoren, wie wichtig es ist, die Bewegung von Tropfen zu verstehen. Mit diesem Verständnis kann die Karosserieform des Autos so gestaltet werden kann, dass bei Fahrten im Regen die Seitenscheiben und Sensoroberflächen frei von Wasser bleiben und dieses nicht durch einen Scheibenwischer entfernt werden muss. Damit wird einerseits die Sicht nicht behindert. Andererseits wird die Aufnahme von Messdaten nicht verfälscht, die für autonom fahrende Fahrzeuge erfasst werden müssen.

Bei der am MPI-P entwickelten Messtechnik kann über eine dünne Nadel die Kraft gemessen werden, die während der Bewegung eines Tropfens auftritt. Bild vergrößern

Bei der am MPI-P entwickelten Messtechnik kann über eine dünne Nadel die Kraft gemessen werden, die während der Bewegung eines Tropfens auftritt.

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Zur Erklärung ihres Forschungsthemas führen die Wissenschaftler aus Mainz und Darmstadt zunächst in die Grundlagen der Tropfenreibung sowie in die am MPI-P entwickelte Messtechnik ein. Zusätzlich wird auf die physikalischen Eigenschaften von Oberflächen eingegangen – hier zeigt sich z. B., dass raue Oberflächen besser Wasser abweisen können als glatte. Gleichartige Oberflächen haben die Forscher aus Darmstadt schließlich in einem aufwändigen Aufbau im Windkanal untersucht, um damit die Strömungsverhältnisse an einem fahrenden Auto zu simulieren. Solche Untersuchungen sind derzeit aus Ermangelung alternativer Messtechnik noch notwendig und erfordern damit hohen messtechnischen und auch materiellen Aufwand. Mit der am MPI-P entwickelten Messtechnik, die keinen Windkanal benötigt, können Oberflächeneigenschaften viel genauer untersucht werden. Die Wissenschaftler hoffen, in Zukunft durch eine Verbreitung und Kommerzialisierung der Messtechnik maßgeblich zum schnelleren, technisch besseren und auch kostensparenderen Design von neuen Fahrzeugen beitragen zu können. 

Die genauen physikalischen Zusammenhänge und Messungen werden in dem in der Märzausgabe von „Physik in unserer Zeit“ erschienenen, populärwissenschaftlichen Artikel dargestellt.

Über die Autoren

Florian Geyer studierte Chemie in Mainz und Ithaca, New York. Seit 2015 ist er Doktorand am Max‐Planck‐Institut für Polymerforschung und beschäftigt sich im Rahmen seiner Dissertation mit der Herstellung und dem Benetzungsverhalten von superhydro‐und superoleophoben Oberflächen. Patrick M. Seiler studierte Luft‐und Raumfahrttechnik an der Universität Stuttgart und Virginia Tech, USA. Von 2014 bis 2015 arbeitete er als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Deutschen Zentrum für Luft‐und Raumfahrttechnik. Seit 2015 ist er Doktorand an der Technischen Universität Darmstadt und beschäftigt sich in seiner Dissertation mit scherkraftgetriebenen Tropfen‐und Rinnsalbewegungen. Doris Vollmer ist seit 2003 Gruppenleiterin am Max‐Planck‐Institut für Polymerforschung in Mainz. Nach ihrem Physikstudium in Bielefeld und Utrecht hat sie in der physikalischen Chemie promoviert und habilitiert. Seit 2009 untersucht sie in Mainz das Benetzungsverhalten verschiedener Oberflächen. Rüdiger Berger interessiert sich für Oberflächen‐und Grenzflächeneigenschaften auf der Nanometer‐Skala. Nach seinem Physikstudium in Erlangen hat er im IBM Forschungslabor Rüschlikon Mikrosensoren entwickelt und in Basel promoviert. Von 1998 bis 2002 arbeitete er bei der IBM Speichersysteme Deutschland GmbH und wechselte dann als Gruppenleiter zum Max‐Planck‐Institut für Polymerforschung in Mainz.

 
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