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Fakultät Physik

Nichtlineare rheologische und dielektrische Spektroskopie

Werden Materialien großen äußeren Störungen ausgesetzt, ist deren Reaktion nicht mehr proportional zur Störung. Vielmehr tragen zusätzlich zur linearen Antwort nichtlineare Anteile bei. Große mechanische und elektrische Belastungen treten bei der Herstellung und Nutzung von alltäglichen Gegenständen auf. Beispielsweise sollen Akkus Erschütterungen, sowie die aufgrund der Miniatusierung auftretenden hohen elektrischen Feldern aushalten.
Wir untersuchen die nichtlineare mechanische Antwort verschiedenster Materialien mittels großamplitudiger Scherrheologie und die elektrische Antwort mithilfe von dielektrischer Spektroskopie mit hohen elektrischen Feldstärken. Diese nichtlinearen Antworten können sowohl neue Verhaltensweisen aufzeigen, die im linearen Bereich nicht vorhanden sind, als auch Informationen über bereits linear auftretende Prozesse liefern.

Beispielsweise zeigt die nichtlineare Scherrheologische Antwort des Monoalkohols 4-Methyl-4-Heptanol (4M4H) in dem Plot rechts einen niederfrequenten Debye-Prozess, korrespondierend zu Fluktuationen von transienten Wasserstoffbrückengebundenen Ketten (siehe hier), welcher bereits in der linearen Antwort des Schermoduls G angedeutet ist.

Artikel zum Thema "Nichtlineare Spektroskopie".

Lineare und nichtlineare 4M4H Rheologiespektren. Die Speicher- und Verlustmoduln G' und G'' von 4M4H sind als funktion der Frequenz bei der Temperatur 180 K aufgetragen. Zusätzlich zu sehen sind die Nichtlinearitätsparameter 1Q0 und 3Q0 bei der selben Temperatur als Funktion der Frequenz. Ein Prozess, welcher langsamer als der alpha-prozess ist und in der linearen Antwort leicht angedeutet aber schwer zu erkennen ist, spiegelt sich in den Nichtlinearitätsparametern deutlich stärker wider, was eine eideutige Identifizierung dieses Prozesses ermöglicht. © AG Böhmer​/​TU Dortmund