Jeder kennt es aus der Küche: Ein verdunstender Kaffeetropfen bildet auf weißer Oberfläche einen dunklen Ring. Die Wissenschaft nennt dies den „Kaffeering-Effekt“. Während der Verdunstung erzeugen Strömungen im Tropfen Bewegungen, die Kaffeepartikel nach außen tragen. Diese Partikel sammeln sich am Tropfenrand und formen den Ring. In vielen Anwendungen, wie beim Tinten- oder 3D-Druck, stört dieses Verhalten. heise online berichtete darüber in einem früheren Beitrag in Zusammenhang mit Tintenstrahldruckern.
Ein tiefgehendes Verständnis des Verdunstungsverhaltens dieser Tropfen spielt dabei eine zentrale Rolle. Besonders interessant ist die Mischung aus Glycerin und Wasser, da Tintenstrahldrucker ähnliche Gemische verwenden. Auch in diesem Gemisch erzeugen Strömungen Bewegungen im Tropfen, die Forschende genauer untersuchen möchten. Die Konzentrationsverteilung der einzelnen Komponenten im Tropfen liefert Hinweise auf die Transportvorgänge in kleinen Flüssigkeitsmengen.
In ihrer Studie bestimmten die TU-Forschenden diese Konzentrationsunterschiede mit zwei verschiedenen Methoden. Die meisten bisherigen Ansätze für solche Fragestellungen erforderten Zusatzstoffe, sogenannte Marker, oder lieferten ungenaue Ergebnisse. Diese Marker könnten jedoch die Eigenschaften der Tropfen verändern. Das TU-Team setzte zwei markerfreie spektroskopische Methoden ein: Magnetresonanz-Tomographie (MRI) und Raman-Mikroskopie. MRI erstellte Konzentrationskarten des gesamten Tropfenquerschnitts, während Raman-Mikroskopie einzelne Bereiche des Tropfens hochauflösend analysierte.
Wie der Informationsdienst Wissenschaft berichtet, hofft das Forschungsteam, dass andere Forschende und Ingenieure diese Ergebnisse nutzen, um Anwendungen mit verdunstenden Tropfen weiterzuentwickeln oder neu zu gestalten. Nach Meinung des Forschungsteams könnten besonders der Bereich 3D-Druck, Kühlungsapplikationen oder die Beschichtungstechnologie davon profitieren.
(usz)
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