Rheo-PIV nichtkolloidaler Suspensionen

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Wandgleiten in Suspensionen ist ein komplexes Phänomen, das bislang nicht vollständig verstanden ist. Fortschritte in der Messtechnik ermöglichen jedoch tiefere Einblicke. In dieser Arbeit wurde eine neue optische Methode entwickelt, um Strömungen von Suspensionen in mikroskaligen Bereichen sichtbar zu machen. Hierbei wurden Particle Image Velocimetry und Speckle Velocimetry kombiniert. Durch lokale Beleuchtung konnte das Signal-Rauschverhältnis bei der Strömungsmessung erheblich verbessert und neue Auflösungen erreicht. Zunächst war eine umfassende Untersuchung der optischen Eigenschaften der Ausgangsstoffe erforderlich. Mit der neuen Methode wurde die Strömung in einer rheometrischen Schlitzdüse mit hochgefüllten Suspensionen analysiert. Es zeigte sich, dass die Wandgleitgeschwindigkeit nicht linear von der Schubspannung abhängt, sondern in zwei Bereichen unterschiedliche Abhängigkeiten aufweist. Zudem wurde festgestellt, dass Wandgleiten über den optischen Weg zuverlässiger untersucht werden kann als mit klassischen Methoden. Abschließend wird eine neuartige Methode vorgestellt, um die Konzentrationsverteilung aus der lokalen Viskositätsverteilung zu ermitteln.