Das Projekt "Simulation der auf van der Waals Wechselwirkungen beruhenden Haftmomente" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wuppertal, Institut für Partikeltechnologie durchgeführt. Partikel-Partikel- und Partikel-Wand- Kontakte sind entscheidend für das Bewegungsverhalten von Partikelkollektiven. Insbesondere bei nicht kugelförmigen Objekten mit Abplattungen oder Rauheiten gibt es nur unzureichende Informationen über die Größe (Lage) und Verteilungsbreite (Streuung) der zu erwartenden Wechselwirkungen hinsichtlich des Gleitens, des Rotierens und des Kippens der Kontaktpartner. In den ersten zwei Jahren der Bearbeitung dieses Teilprojektes stand die Erreichung der zwei folgenden wissenschaftlichen Ziele im Vordergrund: Entwicklung von Modellen für das Gleiten, Rotieren und Kippen der 'Glatten Kugel mit Abplattung' und der 'Rauen Kugel mit Zweipunktkontakt' gegenüber einer glatten Wand in gasförmiger Umgebung. Erstellung eines Simulationsprogrammes zur Berechnung vollständiger Verteilungsfunktionen der Haftmomente der genannten Kontaktpartner. In beiden Punkten geht es um die Beschreibung der Festigkeit gegenüber Beanspruchungen durch Schub, Torsion und Biegung. In den laufenden zwei Jahren wurde der Partikelaufbau der Simulation verbessert, also an reale Gegebenheiten angepasst. Es wurde die Abhängigkeit zwischen Wandabstand und Haftkraft eines Atoms betrachtet. Weiter wurden verschiedene Atomgitter, sowie eine Materialporosität in die Simulation eingearbeitet. Die berechneten Ergebnisse bezüglich der Haftkraft wurden mit experimentellen Daten aus anderen Projekten des SPP 'PiKo' verglichen. Die Anisotropie des Haftmomentes für die raue Partikel wurde untersucht. In den kommenden zwei Jahren soll die Oberfläche der simulierten Partikel stärker beeinflusst werden. Es sollen gezielt mehrere Rauheiten in verschiedener Geometrie auf die Partikel aufgesetzt und deren Einfluss auf die Haftkraft und das Haftmoment untersucht werden. Da eine Messung des Haftmomentes einer Partikel auf einer Wand im SPP 'PiKo' bislang nicht möglich und auch nicht geplant ist, soll das vorhandene ESEM (Environmental Scanning Electron Microscope) des Fachgebietes um einen Mikromanipulator und einen Federtisch erweitert werden, um eigene Messungen des Haftmomentes und Gleitwiderstandes an Partikeln vornehmen zu können. Elementare Grundlage der Simulation ist weiterhin die Berechnung der einzelnen Wechselwirkungen zwischen den beteiligten Atomen respektive Molekülen der Kontaktpartner und Überlagerung derselben zu einer resultierenden Gesamtwechselwirkung.
Das Projekt "Fortsetzungsantrag: Simulation der auf van der Waals Wechselwirkungen beruhenden Haftmomente" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wuppertal, Institut für Partikeltechnologie durchgeführt. Wenn man die Widerstandsfähigkeit von Partikel-Partikel oder Partikel-Wand Kontakten untersucht, kommt den Wechselwirkungen zwischen den Haftpartnern eine elementare Bedeutung zu. Im laufenden Projekt, das Teil des Schwerpunktprogramms PiKo der DFG (Deutsche Forschungsgesellschaft) ist, wurde eine Computersimulation geschrieben, die den Fall der Partikel-Wand Haftung beschreibt. Die Haftkraft wird für jedes Atom der haftenden Partikel in Wechselwirkung mit der Wand berechnet und die einzelnen Haftkräfte zu einer resultierenden Partikelhaftkraft summiert. Auf diese Weise werden Verteilungsfunktionen berechnet, im Besonderen für das Haftmoment der abgelagerten Partikel. Es werden zwei verschiedene Fälle von Partikeln betrachtet, die glatte Kugel mit Abplattung und die raü Kugel mit Zweipunktkontakt. Die Berechnung der im Kontaktfall herrschenden Kräfte und Momente gibt Aufschluss über die Widerstandsfähigkeit der Verbindung gegenüber externen Belastungen. Die Simulation hat einen modularen Aufbau und erlaubt es so mit wenig Aufwand Berechnungen zu tauschen, zu vergleichen, hinzuzufügen oder zu kombinieren.