Nichtgleichgewichtsfluktuationen in komplexen Fluiden: GIANT FLUCTUATIONS (BTGIANT II)

Abstract

Im Rahmen des DLR-Projekts BTGIANT II, des Vorläuferprojekts BTGIANT und des ESA-Projekts GIANT FLUCTUATIONS werden Nichtgleichgewichtsfluktuationen (non equilibrium fluctuations, NEFs) in komplexen Fluiden untersucht. Diese werden durch Temperatur und/oder Konzentrationsgradienten hervorgerufen und sollen unter Labor- und Mikrogravitationsbedingungen studiert werden. Die Amplituden der NEFs wachsen für kleine Wellenvektoren stark an und werden in der Schwerelosigkeit nur noch durch die Systemgröße limitiert. Im Labor werden sie unterhalb eines kritischen Wellenvektors durch die Gravitation abgeschnitten. In GIANT FLUCTUATIONS wurden sechs komplexe Fluide definiert, deren NEFs nicht mehr im Rahmen bestehender linearer Theorien beschrieben werden können: komplexe Mischungen mit einem Polymer, Glasübergang in einer ternären Mischung unter Beteiligung eines Polymers, kritische Kasimirkräfte, Transiente Fluktuationen während der Thermodiffusions-Separation, dichte kolloidale Suspensionen und biologische Proben. Das Teilprojekt „Glasübergang“ wird vom ZE betreut. Im Rahmen des Berichtsprojekts BTGIANT II wurden im Labor des ZE eine Shadowgraph-Apparatur weiterentwickelt. In Zusammenarbeit mit den anderen an GIANT FLUCTUATUIONS beteiligten Arbeitsgruppen und der Firma RedWire (vormals Qinetiq Space, Kruibeke, Belgien) wurde die Entwicklung der Flight Hardware für die geplanten Mikrogravitationsexperimente weitgehend abgeschlossen. In enger Abstimmung zwischen den beteiligten Arbeitsgruppen erfolgte die vorerst finale Probenauswahl für die zukünftigen Experimente auf der ISS. Im Labor wurden sowohl Untersuchungen von Nichtgleichgewichtsfluktuationen als auch Messungen der diffusiven und thermodiffusiven Transportkoeffizienten durchgeführt. Datei-Upload durch TIB As part of the DLR project BTGIANT II, the predecessor project BTGIANT and the ESA project GIANT FLUCTUATIONS, nonequilibrium fluctuations (NEFs) in complex fluids are being investigated. These are caused by temperature and/or concentration gradients and are to be studied under laboratory and microgravity conditions. The amplitudes of the NEFs grow strongly for small wave vectors and are only limited by the system size in microgravity. In the laboratory, they are cut off by gravity below a critical wave vector. In GIANT FLUCTUATIONS, six complex fluids were defined whose NEFs can no longer be described within the framework of existing linear theories: complex mixtures with a polymer, glass transition in a ternary mixture involving a polymer, critical Casimir forces, transient fluctuations during thermodiffusion separation, dense colloidal suspensions and biological samples. The sub-project “Glass transition” is supervised by ZE. As part of the BTGIANT II reporting project, a shadowgraph apparatus was further developed in the ZE laboratory. In collaboration with the other working groups involved in GIANT FLUCTUATUIONS and the company RedWire (formerly Qinetiq Space, Kruibeke, Belgium), the development of the flight hardware for the planned microgravity experiments was largely completed. The final selection of samples for the future experiments on the ISS was carried out in close coordination between the working groups involved. In the laboratory, both investigations of non-equilibrium fluctuations and measurements of the diffusive and thermodiffusive transport coefficients were carried out.