Phasenverhalten, Struktur und Dynamik von Schwammphasen und Biotensid-basierten bikontinuierlichen Mikroemulsionen in porösen geometrischen Einschränkungen
Coordinator
Professor Dr. Thomas Hellweg ; Dr. Stefan Wellert
Grant period
2021 -
Funding body
Deutsche Forschungsgemeinschaft
DFG
Identifier
G:(GEPRIS)455432427
Note: Das beantragte Forschungsvorhaben ist eine Fortsetzung des gemeinsamen Vorgängerprojekts und widmet sich der Untersuchung der Struktur und inneren Dynamik biokontinuierlicher Schwammphasen (L₃) in CjEj/Wasser-Systemen sowie bikontinuierlicher Mikroemulsionen unter Verwendung von Rhamnolipiden als amphiphiler Komponente in ungeordneten mesoporösen Matrizes. Beim Eindringen von bikontinuierlichen Schwammphasen und Mikroemulsion in eine mesoporöse Struktur sind Veränderungen des Phasenverhaltens und damit einhergehend der physikochemischen Eigenschaften dieser komplexen Fluide zu erwarten. Es soll untersucht werden, ob die im vorangegangenen Projekt beobachteten strukturellen Effekte innerhalb der Poren ein allgemeines Merkmal bikontinuierlicher Strukturen darstellen oder vielmehr auf spezifische physikalische Eigenschaften der eingesetzten Komponenten zurückzuführen sind. Auf Grundlage der beobachteten Verlangsamung der inneren Dynamik soll geklärt werden, ob es sich hierbei um eine strukturelle Eigenschaft der geometrischen Einschränkung (Confinement) handelt oder ob spezifische Wechselwirkungen zwischen Tensid und Porenwand ursächlich sind. Darüber hinaus wird untersucht, inwieweit sich die an ausgewählten Modellsystemen gewonnenen Erkenntnisse auf technisch relevante Tensidsysteme, insbesondere Rhamnolipid-basierte Mikroemulsionen, übertragen lassen. Eine detaillierte Analyse des Imbibitionsprozesses soll aufklären, in welchem Maß Wechselwirkungen zwischen Tensidmolekülen und Porenoberflächen sowie die Kinetik des Kapillaraufstiegs in die Porenmatrix die Ausbildung der resultierenden Struktur beeinflussen. Eine zentrale Rolle in den geplanten Untersuchungen innerhalb der mesoporösen Matrizes spielt der Einsatz von Streumethoden, insbesondere der Neutronenkleinwinkelstreuung, ergänzt durch bildgebende radiographische Verfahren. Durch den Einsatz der Neutronenspinecho-Spektroskopie in der Volumenphase und an fest-flüssig Grenzflächen wird ein systematischer Vergleich der Dynamik in der Volumenphase, an planaren Grenzflächen sowie im Inneren von Porenmatrizes ermöglicht. Die Ergebnisse der Streuungsexperimente werden mit laborbasierten Messmethoden kombiniert, um Struktur-Eigenschafts-Beziehungen der untersuchten Schwammphasen und Mikroemulsionen unter geometrischer Einschränkung aufzufinden.
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