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Komplexe Flüssigkeiten



Klassische Beispiele komplexer Flüssigkeiten sind:

  • Polymerlösungen, -mischungen und -schmelzen
  • Mischungen von Block-Copolymeren und Homopolymeren
  • Lyotrope Flüssigkristalle
  • Amphiphile Systeme, d.h. Mischungen aus Öl, Wasser und Amphiphilen
  • Kolloidale Suspensionen

Diese Materialklassen bestehen aus weicher Materie. Sie werden durch Bausteine bestimmt, die Mikro- oder Nanometer messen. Sie sind komplex aufgebaut und werden durch eine große Zahl an Freiheitsgraden bestimmt. (Freiheitsgrade sind die Bewegung von funktionellen Gruppen der Moleküle, Schwingungen, kooperative Effekte, etc.). Des Weiteren sind große Zeit- und Energieskalen für komplexe Flüssigkeiten von Bedeutung. Daher stellen experimentelle und theoretische Untersuchungen, sowie das Verständnis der Eigenschaften dieser Materialien eine enorme Herausforderung dar.

Weiche Materie


Die "Weiche Materie" ist ein junges Forschungsgebiet, bei dem viele Disziplinen Hand in Hand arbeiten. Untersucht werden Materialien wie Polymere (Kunststoffmoleküle) unterschiedlicher Form und Länge, Zusammenlagerungen großer Moleküle oder biologische Zellen. Diese Materialien und deren Mischungen haben eins gemeinsam: Durch äußere Kräfte, wie Druck oder die beim Fließen wirkenden Scherkräfte lassen sie sich leicht verformen - sie sind "weich". Außerdem weisen weichen Materialien im Nanometer- bis Mikrometerbereich Struktur auf, das heißt, die Baueinheiten sind zwischen einem Millionstel und einigen Tausendstel Millimeter klein. Daher lassen sie sich im Lichtmikroskop genauso untersuchen wie mit Licht- oder Neutronenstreuung. Und jeder kennt oder nutzt sie: Anstrichfarben, Kraftstoffzusätze und Gummimischungen für Reifen bestehen aus weicher Materie, aber auch Seifen, Lacke oder das Saugfleece der Babywindeln.

Weiche Materie lässt sich durch ein "magisches Dreieck" beschreiben. An dessen Eckpunkte stehen Kolloide, Polymere und Amphiphile, die Hauptvertreter der weichen Materie. Dazwischen existieren Strukturen wie die kettenförmige Polymere. Zudem gibt es viele Hybridsysteme, angefangen bei einfachen Polymer-Kolloid-Mischungen wie Tinte, bis hin zu hochkomplexen biologischen Membranen.

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