Suspensionen in der Industrie: Wie Teilchen das Fliessverhalten beeinflussen

Suspensionen sind eine weit verbreitete Mischung aus Flüssigkeit und festen Partikeln. Doch wie beeinflussen diese Teilchen das Fliessverhalten? Eine neue Studie liefert Antworten.

Die komplexe Welt der Suspensionen

Suspensionen sind in der Industrie und im Alltag allgegenwärtig. Doch was genau verbirgt sich hinter diesem Begriff? Eine Suspension ist eine Flüssigkeit, in der kleine feste Partikel gleichmässig verteilt sind. Je nach Teilchenkonzentration kann sich das Verhalten einer Suspension stark verändern. In einigen Fällen kann sie sogar zähflüssig werden, wenn eine starke Kraft auf sie einwirkt. Dieses Phänomen wird als nicht-newtonsche Flüssigkeit bezeichnet.

Die Mechanismen hinter der Verdickung

Die plötzliche Verdickung einer Suspension wird durch die Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Partikeln verursacht. Wenn eine Suspension verformt wird, müssen sich die Partikel neu anordnen. In den meisten Fällen rollen die Partikel aneinander vorbei, um energetisch günstiger zu sein. Doch wenn sich die Partikel ineinander verkanten, wird mehr Kraft benötigt, um sie relativ zueinander zu bewegen. Dadurch fühlt sich die Flüssigkeit zähflüssiger an.

Die Rolle der Oberflächenbeschaffenheit

Die Oberfläche der Partikel spielt eine entscheidende Rolle für das Verhalten einer Suspension. Forschende haben herausgefunden, dass glatte oder rutschige Partikel leicht aneinander vorbeigleiten, während raue oder klebrige Partikel sich ineinander verhaken und mit wenig Widerstand rollen. Diese Erkenntnisse ermöglichen es, das Fliessverhalten von Suspensionen gezielt zu beeinflussen.

Die Messung der Reibungskräfte

Um die Reibungskräfte zwischen den Partikeln zu messen, haben Forschende eine Methode entwickelt, bei der sie einzelne Partikel von nur wenigen Mikrometern Durchmesser untersuchen. Hierfür wurde ein Rasterkraftmikroskop verwendet, mit dem die winzigen Kräfte zwischen den Oberflächen gemessen werden konnten. Die gewonnenen Daten ermöglichen es, Suspensionen mit hohem Teilchenanteil zu simulieren und das optimale Fliessverhalten zu ermitteln.

Anwendungsbereiche und Zukunftsaussichten

Die Erkenntnisse über die mikroskopischen Mechanismen hinter der Verdickung von Suspensionen haben zahlreiche Anwendungsbereiche. Die Betonindustrie und Mikroelektronikhersteller können von diesen Erkenntnissen profitieren, um ihre Produkte zu optimieren. Neue Ansätze zur Optimierung von Suspensionen könnten zudem in den Bereichen Bau und Alltag eingesetzt werden. Die Forschung auf diesem Gebiet hat das Potenzial, die Industrie zu revolutionieren.

Fazit

Die Untersuchung der Reibungskräfte zwischen den Partikeln in Suspensionen ermöglicht ein besseres Verständnis des Fliessverhaltens dieser Mischungen. Durch das gezielte Optimieren der Suspensionen können verschiedene Industriezweige von verbesserten Produkten und Prozessen profitieren. Die Forschung in diesem Bereich ist daher von grosser Bedeutung und wird auch in Zukunft weiter voranschreiten.