Grundlagen und Anwendungen miniaturisierter Rheometer

Mit fortschreitender Entwicklung miniaturisierter Bauelemente werden Sensoren für Online-Überwachungs ("Monitoring") Anwendungen immer attraktiver für die industrielle und verwandte Anwendungen. Beispiele sind die Überwachung von Flüssigkeiten in Produktionsanlagen wie etwa der Lebensmittelindustrie und die Überwachung des Verschleißes von Schmierstoffen in Verbrennungsmotoren. Für viele dieser Anwendungen ist die Überwachung des rheologischen Zustands der Flüssigkeit von entscheidender Bedeutung. Konventionelle Rheometer bzw. Viskosimeter sind jedoch in der Regel relativ voluminös, teuer oder verlangen eine aufwändige Probennahme bzw. Testprozedur. Jeder dieser Faktoren erschwert die Anwendung konventioneller Messgeräte für Online-Monitoring Systeme. Die oben erwähnten Mikrofabrikationstechnologien und im speziellen die Mikrosystemtechnik (MST) scheinen ideale Möglichkeiten zur Überwindung dieser Nachteile zu bieten. Die Arbeitsprinzipien potenziell geeigneter Mikrorheometer sind oft mit klassischen Prinzipien verwandt, jedoch erfassen sie im allgemeinen den Zustand der Flüssigkeit in einem ganz anderen Parameterbereich, z.B. im Sinn von Oszillationsfrequenzen oder Scherraten, als die klassischen Verfahren. Diese Abhängigkeit von den Messparametern ist auch für die verschiedenen klassischen Messverfahren bekannt. Die Parameterbereiche in denen miniaturisierte Sensoren arbeiten sind jedoch weit von jenen klassischer Verfahren entfernt, was die direkte Vergleichbarkeit der Ergebnisse oft unmöglich macht. Erste Untersuchungen zu diesem Thema zeigten dass dieses spezifische "mikrorheologische" Verhalten einerseits beim Entwurf und bei der Interpretation der Ausgangssignale miniaturisierter Rheometer beachtet werden muss, andererseits ermöglichen diese neuen Bauelemente die Detektion konventionell nicht erfassbarer rheologischer Effekte was speziell für Monitoring-Anwendungen interessante Perspektiven bietet. Das Ziel des Projekts ist es, das rheologische Verhalten minaturisierter Sensoren weiter zu erforschen um ein fundiertes Verständnis für die Auswirkung in verschiedenen Anwendungen zu entwickeln. Gleichzeitig soll das vielversprechende Konzept eines mikromechanischen Balkenschwingers näher untersucht werden. Zusammenfassend sollen die Resultate sollen die effiziente Anwendung miniaturisierter Sensoren in Online- Monitoring Systemen ermöglichen.