Ziel

Komplexe Fluide z.B. auf Basis kolloidaler Dispersionen spielen eine vielfältige Rolle in etablierten Technologien der Chemie (Lacke, Farben, Klebstoffe), aber auch im Life-Science Bereich (Pharma, Kosmetik- und Lebensmitteltechnologien). Hauptaugenmerk bei der Herstellung solcher Produkte ist die Kontrolle der Fließeigenschaften um den vielfältigen Anforderungen während der Herstellung und Verarbeitung gerecht zu werden.

Messprinzip

Um die Fließeigenschaften komplexer Fluide zu verstehen, wird ein Mikroströmungskanal zur Untersuchung der Strömungsprofile herangezogen. Dieser Strömungskanal wird auf dem inversen Fluoreszenzmikroskop montiert, welches auch für die VPT-Methode verwendet wird. Der Strömungskanal hat je nach Stoffsystem variierende Abmessungen zwischen 200 x 200 und 800 x 20 µm. Eine angeschlossene Spritzenpumpe erzeugt den notwendigen Fluss um bei verschiedenen Volumenströmen und damit auch unterschiedlichen Scherraten zwischen 0,1 und 10 s^-1 eine möglichst pulsationsfreie Strömung zu erhalten. Zur Visualisierung der Strömungsprofile werden der Probe fluoreszierende Tracerpartikel zugegeben. Diese können mittels inverser Fluoreszenzmikroskopie in der Strömung detektiert werden. Aufgrund der Analyse der örtlich aufgelösten Partikelgeschwindigkeit kann auf die Strömungsgeschwindigkeit, und somit auf die Strömungsprofile zurückgeschlossen werden. Für die Ermittlung des Strömungsprofils wird eine sCMOS Kamera mit einer maximalen Bildrate von 100 Bildern pro Sekunde eingesetzt. Für reproduzierbare Aufnahmen des Strömungsprofils senkrecht zur Strömungsrichtung, wird ein sogenannter z-Scan genutzt. Dieser ist zwischen Mikroskop-Revolver und Objektiv angebracht und hat einen maximalen Verfahrweg von 400 µm, bei einer Wiederholungsgenauigkeit von 5 nm.

Spezifikationen

Anwendung

Ermittlung der Fließeigenschaften auf µm-Skala komplexer heterogener Fluide wie Dispersionen oder Tonmineralien.