Schäume sind disperse Systeme bei denen gasgefüllte Blasen in einer Flüssigkeit oder einem Feststoff verteilt sind. Erreichen die Blasen einen Volumenanteil größer 50%, so spricht man von Schäumen.

Anwendungsgebiete von gas/flüssig-Schäumen sind z.B.

• Feuerlöschschäume
• Trennung von Erzen in Flotationsanlagen
• Abwasserreinigung
• Kosmetik
• Lebensmitteltechnologie

Ziel der Forschung ist, die Dynamik und den Aufbau von Schäumen zu verstehen und Einflussparameter so zu verändern, dass Verfahren mit partikelbeladenen Schäumen bzw. Verfahren zur Schaumherstellung optimiert werden können.

Ziel der geplanten Untersuchungen ist es insbesondere, den Einfluss von Art, Größe und Menge von Feststoffpartikeln auf Konvektionsströmungen und Strukturbildung in aufgeschäumten Suspensionen zu bestimmen.
Dies schließt die Untersuchung der Netzwerkbildung der Teilchen in den Schaumlamellen mit ein. Der Einfluß von chemisch induzierten Oberflächenspannungseffekten soll bei den Experimenten minimiert bzw. innerhalb einer Versuchsserie konstant gehalten werden. Die Dynamik der Drainage von (g/l)-Schäumen ist neben der Schwerkraft im wesentlichen von der Viskosität der flüssigen Phase abhängig. Die flüssige Phase nahezu aller (g/l)-Schäume der praktischen Anwendung ist eine kolloidale Lösung; meist eine Emulsion. Feststoffbeladene Schäume sind beispielsweise in dem Bereich "Umwelttechnik/Abwasserreinigung", bei Flotationsverfahren oder auch im Bereich der kontinuierlichen Metallschaumerzeugung Gegenstand wissenschaftlicher Untersuchungen. Mit steigendem Volumenanteil der Feststoffpartikel nimmt die Viskosität der Suspension zu; eine ausreichende Partikel-Partikel-Wechselwirkung vorausgesetzt, wie sie bei z.B. bei Oxidkeramikteilchen in wäßriger Lösung vorliegt.
Durch Variation des Parameters Schwerkraft kann neben der möglichen Entkoppelung von Gravitations- und Grenzflächenspannungseffekten auch der Einfluß der Viskosität der Flüssigkeit, die bei Suspensionen wiederum durch den Feststoffanteil bestimmt wird untersucht werden.

Experimente

Die Messungen an einem Modellsystem werden an rechteckigen (approx. 2-D) und zylindrischen Schaumsäulen vertikal und horizontal, unter normaler, verminderter (Parabelflug, Fallturm) und erhöhter Schwerkraft (Zentrifuge) durchgeführt. Zu untersuchende Flüssigkeiten sind zunächst wäßrige Lösungen, Siliconöle, und, später, Nicht-Newton'sche Fluide, wie beispielsweise selektierte Polymer-Lösungen oder Glasschmelzen.

Messmethoden sind:

• Laseroptische methoden zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit in den Schaumlamellen und des gesamten Schaumes
• Mikroskopie / Bildverarbeitung zur Bestimmung der Teilchenaggregation in Schaumlamellen und der Schaumstruktur

Parallel zur visuellen Aufzeichnung werden versuchsbegleitende Kenndaten erfasst (T_Luft; T_umg; T_tensid; p_luft; p_umg; t_versuch). Alle Versuche finden unter atmosphärischem Druck und Raumtemperatur statt.