Projektbeschreibung
Die extreme Verformung weicher Materie nachvollziehen: neue Werkzeuge, Verfahren und Produkte
Viele der heutigen gesünderen, umweltfreundlicheren und leistungsfähigeren Produkte bestehen aus strukturierten Fluiden und weichen Materialien. Die bei der Produktion und der Endnutzung auftretenden Verarbeitungsströme können zu Verformungen führen, die verglichen mit den derzeitigen experimentellen Testbedingungen extrem sind. Im Rahmen des vom Europäischen Forschungsrat finanzierten Projekts ExtreFlow werden diese unerforschten extremen Bedingungen untersucht. Ziel ist es, sowohl die Leistungsstabilität der Produkte unter derartigen Bedingungen zu verbessern als auch unerwartete Phänomene, die auftreten können, wie z. B. Nachgeben und Zusammenbrechen, für völlig neue Funktionalitäten zu nutzen. Die Experimente werden mit diskreten Teilchensimulationen und Kontinuumsmodellen kombiniert, die zu neuen Erkenntnissen über weiche Materie und neuen Werkzeugen für die virtuelle Überprüfung von Formulierungen führt.
Ziel
The increasing demand for environmentally friendly, healthier, and better performing formulated products means that the process industry needs more than ever predictive models of formulation performance for rapid, effective, and sustainable screening of new products. Processing flows and end use produce deformations that are extreme compared to what is accessible with existing experimental methods. As a consequence, the effects of extreme deformation are often overlooked without justification.
Extreme deformation of structured fluids and soft materials is an unexplored dynamic regime where unexpected phenomena may emerge. New flow-induced microstructures can arise due to periodic forcing that is much faster than the relaxation timescale of the system, leading to collective behaviors and large transient stresses.
The goal of this research is to introduce a radically innovative approach to explore and characterize the regime of extreme deformation of structured fluids and interfaces. By combining cutting-edge techniques including acoustofluidics, microfluidics, and high-speed imaging, I will perform pioneering high-precision measurements of macroscopic stresses and evolution of the microstructure. I will also explore strategies to exploit the phenomena emerging upon extreme deformation (collapse under ultrafast compression, yielding) for new processes and for adding new functionality to formulated products.
These experimental results, complemented by discrete particle simulations and continuum-scale modeling, will provide new insights that will lay the foundations of the new field of ultrafast soft matter. Ultimately the results of this research program will guide the development of predictive tools that can tackle the time scales of realistic flow conditions for applications to virtual screening of new formulations.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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