15.03.2019
Über Reibung von Flüssigkeiten und Festkörpern
Die Reibung zwischen Flüssigkeitstropfen und Oberflächen ist ein spannendes und nach wie vor aktuelles Forschungsthema. Ein Team um Gruppenleiter Dr. Rüdiger Berger (Arbeitskreis Prof. Hans-Jürgen Butt) des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPI-P) hat nun gemeinsam mit Wissenschaftlern der Technischen Universität Darmstadt einen populärwissenschaftlichen Artikel über ihr Forschungsthema an der Schnittstelle zwischen Physik und Ingenieurwissenschaften in der Zeitschrift "Physik in unserer Zeit" veröffentlicht.
Der Artikel richtet sich an wissenschaftlich interessierte Personen, wie unter anderem Schüler, und bietet einen Einblick in die Forschung des MPI-P.
Ein Verständnis der Reibung zwischen Tropfen und Oberflächen ist sowohl in der Natur als auch in technischen Anwendungen von hoher Relevanz. In ihrem populärwissenschaftlichen Artikel erklären die Autoren Florian Geyer, Patrick M. Seiler, Doris Vollmer und Rüdiger Berger den Lesern die Grundlagen der Tropfenbewegung auf Oberflächen.
Am Beispiel Auto erklären die Autoren, wie wichtig es ist, die Bewegung von Tropfen zu verstehen. Mit diesem Verständnis kann die Karosserieform des Autos so gestaltet werden kann, dass bei Fahrten im Regen die Seitenscheiben und Sensoroberflächen frei von Wasser bleiben und dieses nicht durch einen Scheibenwischer entfernt werden muss. Damit wird einerseits die Sicht nicht behindert. Andererseits wird die Aufnahme von Messdaten nicht verfälscht, die für autonom fahrende Fahrzeuge erfasst werden müssen.
Zur Erklärung ihres Forschungsthemas führen die Wissenschaftler aus Mainz und Darmstadt zunächst in die Grundlagen der Tropfenreibung sowie in die am MPI-P entwickelte Messtechnik ein. Zusätzlich wird auf die physikalischen Eigenschaften von Oberflächen eingegangen - hier zeigt sich z. B., dass raue Oberflächen besser Wasser abweisen können als glatte. Gleichartige Oberflächen haben die Forscher aus Darmstadt schließlich in einem aufwändigen Aufbau im Windkanal untersucht, um damit die Strömungsverhältnisse an einem fahrenden Auto zu simulieren.
Solche Untersuchungen sind derzeit aus Ermangelung alternativer Messtechnik noch notwendig und erfordern damit hohen messtechnischen und auch materiellen Aufwand. Mit der am MPI-P entwickelten Messtechnik, die keinen Windkanal benötigt, können Oberflächeneigenschaften viel genauer untersucht werden. Die Wissenschaftler hoffen, in Zukunft durch eine Verbreitung und Kommerzialisierung der Messtechnik maßgeblich zum schnelleren, technisch besseren und auch kostensparenderen Design von neuen Fahrzeugen beitragen zu können.
Die genauen physikalischen Zusammenhänge und Messungen werden in dem in der Märzausgabe von "Physik in unserer Zeit" erschienenen, populärwissenschaftlichen Artikel dargestellt.
Quelle: Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPI-P)