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Dynamics and Control of Breath Figures

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Verständnis der Muster bei der Taubildung

Forscher haben sich mit der Dynamik der Dampfkondensation auf Oberflächen beschäftigt. Die Projektergebnisse könnten in einer Vielzahl von Gebieten ihre kommerzielle Anwendung finden.

Klimawandel und Umwelt

Tau, der durch die Kondensation von Wassermolekülen auf einer Oberfläche (Substrat) in Form von Tropfen entsteht, ist nichts neues. Im Labor jedoch nimmt Tau eine neue Bedeutung in Form von "Breath Figures" bzw. komplexen Mustern kondensierten Dampfs auf kalten Unterlagen an. Obwohl dieses Phänomen bereits seit einiger Zeit untersucht wird, bleiben viele Fragen hinsichtlich der Wechselwirkung zwischen den Oberflächen und den Kondensationsverbindungen (Kondensate) in spezifischen Umgebungen und dem dynamischen Wachstum von Breath Figures und den daraus resultieren Mustern offen. Zu den verschiedenen interessierenden Kenngrößen gehören der Kontaktwinkel zwischen Kondensate und Unterlage sowie die hydrophobische (wasserabweisende) oder hydrophile (wasseranziehende) Eigenschaft der Unterlage im Falle von Wasserkondensation, insbesondere in Verbindung mit Selbstreinigungsverhalten. Die Forscher versuchten die Dynamik der Kondensationsmusterbildung mit EU-Finanzhilfen im Rahmen des Projekts "Dynamics and control of breath figures" (DAC OF BREF) zu bewerten. Während des hierin abgedeckten Berichtszeitraums konzentrierten sich die Wissenschaftler auf zwei Fälle in Verbindung mit den interessierenden Kenngrößen: erstens die Untersuchung der Kondensationsmuster auf superhydrophoben Oberflächen und zweitens die Untersuchung der räumlichen Abhängigkeit von Kondensationsmustern, die sich auf heterogenen (hydrophil-hydrophoben) Unterlagen bilden. Die Forscher von DAC OF BREF führten experimentelle und computergestützte Analysen der Dynamik der Kondensationsmusterbildung auf einer Unterlage mit einem Kontaktwinkel von 0 bis über 150 Grad durch. Die Ergebnisse wurden in einer von Fachkollegen begutachteten Veröffentlichung dargelegt. Außerdem wurden Ergebnisse aus Studien der Wachstumsdynamik von Kondensationsmustern auf Unterlagen mit kleinen hydrophilen Bereichen, die von großen hydrophoben Bereichen umgeben waren, auf internationalen wissenschaftlichen Konferenzen vorgestellt. Es kann beobachtet werden, wie ineinander verschmelzende Wassertropfen auf eine feste Unterlage (Cyclohexan) nahe des Schmelzpunktes springen. Forscher von DAC OF BREF untersuchten die Kinetik der springenden Wassertropfen, um ihr Verhältnis zur Wachstumsdynamik zu bewerten. Die Fortsetzung der Forschungsarbeiten verspricht ein besseres Verständnis der Kondensationsmusterbildung mit möglichen Anwendungsmöglichkeiten auf einer Vielzahl von Gebieten, u. a. Schichtwachstum, Wasserrückgewinnung aus der Atmosphäre oder selbstreinigende Oberflächen.

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