Untersuchung von Reibungskräften an weichen Oberflächen

Masterarbeit / Bachelorarbeit

Stellenangebot vom 19. April 2021

Untersuchung von Reibungskräften an weichen Oberflächen

Masterarbeit / Bachelorarbeit

Silikonelastomere bilden Modellsysteme für weiche Oberflächen. Sie werden verwendet für medizinische Implantate, als Isolator oder Sensorträger. Grund für den breiten Einsatz sind ihre stark anpassbaren Materialeigenschaften und ihre einfache Verarbeitung. Elastomeren bestehen aus vernetzten und freien Polymerketten. Ihre Materialeigenschaften resultieren maßgeblich aus dem Verhältnis der vernetzten und freien Polymerketten und der Vernetzungsdichte.

Ein neuartiger Ansatz zur Charakterisierung der Verformung von Elastomeren besteht darin, Flüssigkeitstropfen über ihre Oberfläche zu ziehen, siehe Abbildung [1]. Dabei übt die Oberflächenspannung des gleitenden Tropfens eine Kraft auf die Oberfläche des Elastomers aus. Für millimetergroße Tropfen liegt diese Kraft typischer Weise in der Größenordnungen von einigen µN [3]. Ziel dieses Projekts ist es, den Einfluss der Materialeigenschaften (Elastizitätsmodul und Anzahl freier Ketten) von Polydimethylsiloxan (PDMS)-Elastomeren auf die Reibungskraft zwischen Tropfen und PDMS-Oberfläche zu untersuchen und zu verstehen. Die entstehenden Kräfte und die Verformung des Elastomers entlang der Kontaktfläche sollen mittels eines vorhandenem konfokalen Lasermikroskop visualisiert und quantifiziert werden.

Arbeitsschritte

  1. Herstellung von PDMS Oberflächen
  2. Charakterisierung der rheologischen Eigenschaften
  3. Messungen der Reibung zwischen Tropfen und PDMS Oberfläche
  4. Visualisierung der Verformung des Tropfens und des Elastomers mittels konfokaler Lasermikroskopie

Wir freuen uns über Bewerbungen von Kandidat*innen von Geschlechterminderheiten.

Bei Interesse kontaktieren Sie bitte Lukas Hauer oder Prof. Doris Vollmer:

hauerl@mpip-mainz.mpg.de

vollmerd@mpip-mainz.mpg.de

www.mpip-mainz.mpg.de/de/butt/gruppen/vollmer

 

Referenzen

[1] N. Gao, F. Geyer, D. W. Pilat, S. Wooh, D. Vollmer, H.-J. Butt, and R. Berger. Nat. Phys., 14(2):191{196, 2018.

[2] Q. Xu, L. A.Wilen, K. E. Jensen, R. W. Style, and E. R. Dufresne . Phys. Rev. Lett., 125(23):238002, 2020.

[3] A. Naga, A. Kaltbeitzel, W. S. Wong, L. Hauer, H.-J. Butt, and D. Vollmer. Soft Matter, 17(7):1746{1755, 2021.

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