Innovativer Einsatz des Pulverrheometers

Wie würden Sie ein Pulverrheometer verwenden? – Zur Analyse von „intelligenten“ und „selbst-heilenden“ Materialien,  war die Antwort von John F. Brady vom California Institute of Technology.

Beim letzten jährlichen Rheologie Meeting der Society of Rheology wurde die innovative Antwort von Mr. Brady mit einem Pulverrheometer von Anton Paar prämiert.  Mr. Brady arbeitet am California Institute of Technology, kurz CALTECH, im Bereich chemische Verfahrenstechnik, daher hat seine Antwort logischerweise mit Chemie zu tun. Der Fokus von Bradys Forschung kombiniert die Rheologie und die dynamischen Eigenschaften von kolloidalen Systemen mit dem Verhalten von Aktivsubstanzen. Bei letzteren handelt es sich um Materialien oder Systeme, die sich aus Elementen zusammensetzen, die sich selbstständig bewegen.

Mit der  Pulverzelle von Anton Paar werden die modularen Rheometer der MCR-Serie zu vollwertigen Pulver-Rheometern. Mit diesem Setup können alle Arten von granularen Materialien – von feinsten Pulvern bis zu Partikeln in der Größe von Reiskörnern – hinsichtlich ihres Fließverhaltens charakterisiert werden.

Unter Verwendung eines Pulverrheometers analysiert Mr. Brady das rheologische Verhalten von dichten, kolloidalen Partikeln oder „aktiven Pulvern“ während der chemischen Reaktion. Aus dieser Analyse lassen sich interessante Ergebnisse für die Forschung und den Technologiebereich ableiten.

Für Mr. Brady ist die Erzeugung von kleineren, einfacheren und effizienteren Aktoren ein zentrales Anwendungsgebiet. Aktoren sind sogenannte „intelligente Materialien“.  Sie können ihre Eigenschaften an externe Stimuli und die Umwelt anpassen. Für die Funktionalität von speziellen Geräten spielen Aktoren eine entscheidende Rolle, jedoch sind sie schwer herzustellen. Um „ideale“ Aktoren zu schaffen, benötigen Chemiker Informationen über den generierten Druck, die Reaktionszeit auf Umwelteinflüsse, die optimale Konzentration und vieles mehr.

Rheologische Analysen sind auch im Bereich der „selbst-heilenden Materialien“ relevant. Kräfte und Bewegungen, die durch aktive Partikel entstehen, können analysiert werden, um „selbst-heilende Materialien“ herzustellen. Wenn die Oberfläche eines Materials beschädigt ist, werden die Partikel anderen chemischen Umwelteinflüssen ausgesetzt, was ihre Aktivitäten anregt. Die Partikel „wandern“ zum beschädigten Teil der Oberfläche und „stopfen das Loch“.

Das Pulverrheometer, das Mr. Brady beim letzten jährlichen Rheologie Meeting der Society of Rheology gewonnen hat, unterstützt seine Forschung und bietet wertvolle Einsichten in die Welt der Materialforschung und Fluiddynamik.