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Dr. Roland Rzehak, der bei Prof. Walter Zimmerman an der Universität des Saarlandes in theoretischer Physik promovierte, erhält den Günther-Leibfried Preis 2000. Der Preis wird vom Forschungszentrum Jülich an frisch promovierte Wissenschaftler verliehen, die ihre Forschungsergebnisse aus ihrer Doktorarbeit für ein breites Publikum verständlich erläutern können. Eine Jury aus Wissenschaftlern und Journalisten hat sich dieses Jahr für der Vortrag von Dr. Roland Rzehak über Polymere als Schmiermittel entschieden, die auch beim Wassertransport eine Rolle spielen. Der Preis ist mit 6000.- DM dotiert und wird am 20.9.2000 im Bundeshaus in Bonn beim Jahresempfang des Forschungszentrums verliehen.
Wer gut schmiert ...
"Wer gut schmiert, der gut fährt". Dieser im allgemeinen Sprachgebrauch anders gemeinte Spruch hat einen ernst zu nehmenden Hintergrund: Innere Widerstände führen auch in Flüssigkeiten zu Reibungsverlusten. Deshalb müssen wir erhebliche Pumpleistungen aufbringen, um unser tägliches Wasser zum Hahn oder Öl durch lange Pipelines zu den Raffinerien zu befördern. Auch die Feuerwehrleute wissen davon ein Lied zu singen: Wird Wasser nämlich durch einen Schlauch gepumpt, so hängt die Reichweite des Strahls von den Reibungsverlusten im Schlauch ab. Verdopplung der Pumpleistung führt dabei nicht immer zur Verdopplung der Reichweite, weil das Wasser durch einen Schlauch gewöhnlich nicht glatt, sondern verwirbelt, also "turbulent" fließt. Dadurch steigen die Reibungsverluste mit zunehmender Pumpleistung steil an. Wunder wirkt aber schon ein Zusatz von nur 0,003 % Poly-ethylenoxid: Solche Polymere sind langkettige, fadenförmige und in sich verschlungene Gebilde aus überwiegend Kohlenstoff-Atomen und haben z.B. auf fließendes Wasser den Effekt eines Schmiermittels.
So erfreulich es auch ist, derartige Tricks und Kniffe zu kennen: Die Fließeigenschaften von Polymeren sind außerordentlich komplex und noch längst nicht verstanden. Beispielsweise werden in den genannten turbulenten Zonen der Strömung die verschlungenen Polymerketten gestreckt. Wie genau aber sieht diese Streckung aus? Und wie verändert ein deformiertes Polymer die Strömung selbst? Dies sind zwei zentrale Fragen, die nur beantwortet werden können, indem einzelne Polymerketten in der Strömung untersucht werden.
Technische Polymere sind für derartige Experimente meist viel zu klein. Daher wird als Modellpolymer die sehr viel längere DNS (Desoxyribonukleinsäure), die Trägerin der Erbsubstanz, benutzt. Jüngste Fortschritte in der Experimentierkunst ermöglichen es, ein DNS-Molekül an einem Ende in der Strömung fest zu halten und seine Deformation zu analysieren. Dr. Rzehak konnte diesen Vorgang mit Computersimulationen nachvollziehen und damit einige existierende abstrakte Modelle prüfen. Darüber hinaus ist ihm aber auch der zweite wichtige Schritt gelungen: den Einfluss des deformierten Polymers auf die Strömung selbst zu berechnen. Letzteres konnte in bisherigen Experimenten nicht gemessen werden, stellt aber einen weiteren wichtigen Schritt zum Verständnis fließender Polymerlösungen dar - einem Problem mit grundsätzlicher und auch ganz offensichtlicher praktischer Bedeutung.
Criteria of this press release:
Electrical engineering, Energy, Mathematics, Physics / astronomy
transregional, national
Personnel announcements, Scientific Publications
German
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