Benetzung

Benetzung ist ein alltägliches Phänomen und zentral für Anwendungen wie Drucken, Beschichtung, Kondensation und Verdampfung bei der Wärmeübertragung, Dispersion von Pulvern, Partikelhaftung, Tropfenaufprall und dem Eindringen von Flüssigkeiten in poröse Medien. Dennoch ist unser Verständnis der Benetzung recht dürftig. Viele Vorgänge, wie das Gleiten eines Tropfens auf einer schiefen Ebene, lassen sich nicht quantitativ vorhersagen.

Das Ziel unserer Forschung ist:

- die statische und dynamische Benetzung vorherzusagen und ein quantitatives Verständnis zu vermitteln
- zur Steuerung der Benetzung von Oberflächen. Wir streben Oberflächen mit gewünschten Benetzungseigenschaften an, die auf einfachen, umweltfreundlichen (z. B. fluorfreien) Präparationsmethoden basieren und zu chemisch und mechanisch robusten Oberflächen führen.
- Charakterisierung fester Oberflächen durch Messung der Benetzungseigenschaften.

 

Wir arbeiten insbesondere an folgenden Themen:

Dynamische Benetzung: Rüdiger Berger, Katrin- Amann-Winkel, Michael Kappl, Werner Steffen, Hans-Jürgen Butt

1. Li, X., F. Bodziony, M. Yin, H. Marschall, R. Berger & H.-J. Butt: Kinetic drop friction. Nature Communications 2023, 14, 4571;  DOI: 10.1038/s41467-023-40289-8
2. Kraft, L., J. Lucht, F. Berner, H. Hoeppe, T. Eklund, Y. Liu, M. Osterhoff, F. Westermeier, W. Roseker, T. Salditt, H.-J. Butt & K. Amann-Winkel: Dynamic contact angles on moving fibers measured by X-ray holography. Langmuir 2026, DOI: 10.1021/acs.langmuir.5c03213

KI für die Analyse der Tropfenbewegung auf Oberflächen: Rüdiger Berger, Hans-Jürgen Butt

1. Shumaly, S., F. Darvish, X. Li, O. Kukharenko, W. Steffen, Y.H. Guo, H.-J. Butt & R. Berger: Estimating sliding drop width via side-view features using recurrent neural networks. Scientific Reports 2024, 14, 12033, DOI: 10.1038/s41598-024-62194-w

Mit Schmiermittel imprägmierte Oberflächen: Doris Vollmer, Hans-Jürgen Butt

1. Abhinav Naga, Michael Rennick, Lukas Hauer, William S. Y. Wong, Azadeh Sharifi -Aghili, Doris Vollmer, Halim Kusumaatmaja, “Direct visualization of viscous dissipation and wetting ridge geometry on lubricant-infused surfaces,“ Communications Physics 7:306 (2024). DOI: 10.1038/s42005-024-01795-3
2. Lukas Hauer, Zhuoyun Cai, Artem Skabeev, Doris Vollmer, Jonathan T. Pham, “Phase Separation in Wetting Ridges of Sliding Drops on Soft and Swollen Surfaces.” Phys. Rev. Lett., 130, 058205 (2023) DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.058205

Superhydrophobe Membranen für Wasseraufbereitung: Michael Kappl, Hans-Jürgen Butt

1. Hou, Y., P. Shah, V. Constantoudis, E. Gogolides, M. Kappl & H.-J. Butt: A super liquid-repellent hierarchical porous membrane for efficient water desalination. Nature Communications 2023, 14, 6886, DOI: 10.1038/s41467-023-42204-7
2. Sosa, M., I.K. Levi, H.-J. Butt & M. Kappl: Nanofilament-coated membranes with enhanced scaling and biofouling resistance for membrane distillation. ACS Applied Materials & Interfaces 2025, 17, 24588-24600, DOI: 10.1021/acsami.5c01758

Leicht zu reinigende Oberflächen: Doris Vollmer, Hans-Jürgen Butt

1. Hegner, K.I., C. Hinduja, H.-J. Butt & D. Vollmer: Fluorine-free super-liquid-repellent surfaces: Pushing the limits of PDMS. Nano Letters 2023, 23, 3116-3121 DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c03779
2. Karakaya, Tarik, Said Albarqawi, Franziska Sabath, Azadeh Sharifi-Aghili, Emre Yavuz, Doris Vollmer, “Silica SolGel Coatings for Solar Panels: Drop Friction and Particle Adhesion” ACS Applied Materials & Interfaces. xxx (2026) DOI: 10.1021/acsami.5c22794

Instrument zur Messung von Tropfenreibung (DoFFI): Rüdiger Berger, Doris Vollmer, Hans-Jürgen Butt

1. Gao, Nan, Florian Geyer, Dominik W. Pilat, Sanghyuk Wooh, Doris Vollmer, Hans-Jürgen Butt, and Rüdiger Berger, "How drops start sliding over solid surfaces," Nature Physics 14 (2), 191-196 (2018). doi.org/10.1038/nphys4305
2. Hinduja, Chirag, Hans-Jürgen Butt, Rüdiger Berger, Slide electrification of drops at low velocities. Soft Matter 20 (15), S. 3349 - 3358 (2024). doi.org/10.1039/D4SM00019F
3. Naga, Abhinav, Liam R. J. Scarratt, Chiara Neto, Periklis Papadopoulos, Doris Vollmer, “Drop Friction and Failure on Superhydrophobic and Slippery Surfaces” ACS Nano 19, 18902 (2025) DOI: 10.1021/acsnano.5c01142

Kontaktwinkelhysterese und Tropfenreibung: Rüdiger Berger, Michael Kappl, Werner Steffen, Hans-Jürgen Butt

1. Laroche, Alexandre, Abhinav Naga, Chirag Hinduja, Azadeh A. Sharifi, Alexander Saal, H. Kim, Nan Gao, Sanghyuk Wooh, Hans-Jürgen Butt, Rüdiger Berger & Doris Vollmer, ”Tuning drop friction”, Droplets, e42 (2023) DOI: 10.1002/dro2.42
2. Butt, H.-J., R. Berger, J. de Coninck & R. Tadmor: Drop friction. Nature Reviews Physics 2025, 7, 425–438. DOI: 10.1038/s42254-025-00841-5.
3. Abhinav Naga, Liam R. J. Scarratt, Chiara Neto, Periklis Papadopoulos, Doris Vollmer, “Drop Friction and Failure on Superhydrophobic and Slippery Surfaces” ACS Nano 19, 18902 (2025) DOI: 10.1021/acsnano.5c01142

Adaptive Benetzung: Rüdiger Berger, Doris Vollmer, Hans-Jürgen Butt

1. Butt, Hans-Jürgen, Rüdiger Berger, Werner Steffen, Doris Vollmer, and Stefan A. L. Weber, "Adaptive Wetting-Adaptation in Wetting," Langmuir 34 (38), 11292-11304 (2018). DOI: 10.1021/acs.langmuir.8b01783
2. Leibauer, Benjamin, Andres de los Santos Pereira, Diego Fernando Dorado Daza, Y. Wang, A.S. Hazrah, Ognen Pop-Georgievski, Hans-Jürgen Butt, Rüdiger Berger, Wetting of Surface Grafted Hydrophilic‐b‐Hydrophobic Block Copolymer Brushes. Advanced Functional Materials 35 (24), 2419443 (2025). DOI: 10.1002/adfm.202419443

Oberflächendefekte: Rüdiger Berger, Kaloian Koynov, Hans-Jürgen Butt

1. Saal, Alexander, Benedikt B. Straub, Hans-Jürgen Butt, and Rüdiger Berger, "Pinning forces of sliding drops at defects," Europhys. Lett. 139 (4), 47001 (2022). DOI: 10.1209/0295-5075/ac7acf
2. Xiang, Y., B. Straub, D. Cortes, H.-J. Butt & K. Koynov: When contact lines remember: Surface charge and the evolving interaction with defects. Droplet 2025, e70039, DOI: 10.1002/dro2.70039