Stabilität und Zerfallsdynamik hochgeladener Flüssigkeitströpfchen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der ladungsbedingten Zerfall, die so genannten Coulomb- Instabilitäten von Mikrotropfen aus destilliertem Wasser oder wässrigen Lösungen, wird durch die Tropfengröße, deren Viskosität und Leitfähigkeit sowie der Polarität der Überschussladung auf der Tropfenoberfläche beeinflusst. Dabei nehmen diese Größen weniger auf die allgemeine Verformung des Tropfens während der Instabilität Einfluss, als dass sie die Größe und die Geschwindigkeit der Rayleigh- Jets und der daraus entstehenden Tochtertropfen, über welche der Ladungs- und Masse Ausstoß stattfindet, beeinträchtigen. Erstaunlicherweise spielt dabei die Ladungsträgerpolarität eine ausnehmend wichtige Rolle. Bei positiv geladenen Wassertropfen lassen sich Jets und Tochtertropfen nachweisen, welche mit steigender Viskosität an Größe gewinnen. Bei negativ geladenen Wassertropfen hingegen gestaltet sich eine Aussage über Art und Weise der Ladungsabgabe während einer Coulomb- Instabilität schwierig, da die Geschwindigkeit und/oder die Größe der eventuell vorhandenen Rayleigh- Jets außerhalb der Nachweisgrenzen liegen. Mit steigender Leitfähigkeit zeigt sich eine Verkleinerung des Durchmesser der Tochtertropfen und der Jets bei positiv geladenen Tropfen aus wässrige NaCl- bzw. F^SCV Löusngen. Tropfen mit negativem Ladungsvorzeichen zeigen ein ähnliches Verhalten wie negativ geladene Wassertropfen. Die Einwirkung der Viskosität und der Leitfähigkeit schlägt sich auf die Ausbildung und die Größe der Rayleigh- Jets und der daraus hervorgehenden Tochtertropfen nieder, dies beeinträchtigt den Ladungs- und Masseverlust bei einer Coulomb- Instabilität.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
-
B. Manil, G. E. Ntamack, H. Lebius, B. A. Huber, D. Duft, T. Leisner, F. Chandezon and C. Guet: Charge emission and decay dynamics of highly charged clusters and micro-droplets, Nuclear Instruments & Methods in Physics Research Section B-Beam Interactions with Materials and Atoms 205, 684-689, (2003)
-
T. Achtzehn, R. Muller, D. Duft and T. Leisner: The Coulomb instability of charged microdroplets: dynamics and scaling, European Physical Journal D 34, 311-313, (2005)
-
T. Leisner, Stabilität und Zerfallsdynamik hochgeladener Flüssigkeitströpfchen, Physik Journal 5, (6), 41-45 (2006)
