„Csőbe-csőbe elv”: Kaiserslauterer kutatók optimalizálják a csővezetékek nedvesítési és csúszási viselkedését

Az áramlás viselkedésének újragondolása a Technikai Egyetemen Kaiserslauternben (TUK) egy kutatócsoport által, amely egy további, belső csőből álló, funkcionális felülettel ellátott cső alkalmazását tervezi, amely nemcsak a lemosási és csúszási viselkedést optimalizálja a Lotus-effektus szerint, hanem stabilizálja a levegőzárványokat is. Lézertechnológia segítségével ezeket a struktúrákat át lehet vinni gyakorlati csővezetékekre. A Német Kutatási Közösség (DFG) mintegy 740 000 euróval támogatja a projektet.

Két szakterület a TUK-nál és egy Kaiserslauterei intézet összefogja szakértelmét a „felszín nélküli, sík és görbült hierarchikus csíkstruktúrák nedvesedési és szállítási viselkedése” című projektben: Jun.-Prof. Schönnecker (Mikrofluidmechanika), Prof. Dr. Oesterschulze (Nanostruktúrák fizikája és technológiája) és Priv.-Doz. Dr. Johannes L’huillier (Kaiserslautern Fotonika Központ e.V.).

„Egy hagyományos csővel ellentétben a belső perforált cső beépítésével célzottan befolyásolni kívánjuk a csőáramlást, hogy csökkentsük a súrlódási ellenállást” – magyarázza Oesterschulze. „Ehhez egy második közeg lép kölcsönhatásba a perforált részeken az belső csőben lévő közeggel, és hatással van annak nedvesedési és áramlási viselkedésére. Ez az új nedvesedési állapot a szakirodalomban ismert „Cassie-Baxter állapotból” indul ki, és az interdiszciplináris kutatás keretében kibővül a „felszín nélküli Cassie-Baxter állapottá”. „Emellett célzottan szeretnénk befolyásolni a belső cső nedvesedését hierarchikus felületi struktúrákkal, azaz nano- és mikrostruktúrák kombinációjával” – mondja a fizikus.

Oesterschulze csoportja ezeket a nedvesedési és áramlási folyamatokat mikrotechnológiával, rendkívül precíz szilícium struktúrákon vizsgálja.

Ehhez támogatást kap a gépészmérnöki és technológiai területekről: „Az általunk fejlesztett struktúrákat áramlástani szempontból vizsgálom, és folyadékdinamikai számításokkal adok impulzust arra, hogyan lehet megvalósítani a kívánt funkciókat, például a durvaságot vagy a nedvesíthetőséget” – egészíti ki Schönnecker. „Végül olyan felületek jönnek létre, amelyek jobban alkalmazhatók és stabilabbak. Általában az alkalmazási lehetőségekre gondolok, ahol nyomás vagy terhelés alatt folyadék áramlik vékony csöveken keresztül – például vegyipari folyamatokban vagy mikrorendszerekben” – mondja Schönnecker.

A kívánt gyakorlati alkalmazhatóság teszteléséhez a Fotonika Központ is csatlakozik. „Magas precizitású lézertechnológiával át tudjuk vinni a hierarchikus felületi struktúrákat hagyományos fémcsövekre” – mondja L’huillier. „Vagyis mindannyian a tervezést és a szükséges alapkutatást végezzük a működési szempontból funkcionális alkatrészhez, és már építjük a hidat a gyakorlat felé.”

Kérdések megválaszolása:

Jun.-Prof. Schönnecker
Tel.: 0631 205-5971
Email: schoenecker@mv.uni-kl.de

Prof. Dr. Oesterschulze
Tel.: 0631 205-2680
E-mail: oester@rhrk.uni-kl.de

Priv.-Doz. Dr. Johannes L’huillier
Tel.: 0631 415 575 - 12
E-mail: johannes.lhuillier@pzkl.de