Hintergrund und Motivation
Fouling auf Wärmeübertragungsoberflächen ist in vielen industriellen Anwendungen eine kritische Herausforderung, insbesondere bei thermischen Prozessen wie der Behandlung von Milchproteinen, Kühlsystemen und Polymerisationsreaktionen. Thermisch induziertes Fouling tritt häufig auf, wenn eine bestimmte Temperaturschwelle überschritten wird, was zur Ablagerung von Substanzen auf Wärmeübertragungsoberflächen führt. Das Verständnis und die Vorhersage der Entstehung von Fouling ist entscheidend für die Verbesserung der Prozesseffizienz, die Verringerung des Energieverbrauchs und die Vermeidung unerwünschter Ablagerungen.

Ein vielversprechender Ansatz zur Untersuchung von Fouling ist der Einsatz von mikrostrukturierten Wärmetauschern, die eine präzise Kontrolle der Flüssigkeits- und Wandtemperaturen ermöglichen. Um das Verständnis der Bewuchsmechanismen vor allem in der Anfangsphase zu verbessern, ist es jedoch notwendig, synthetische Bewuchsschichten mit kontrollierten Eigenschaften zu erzeugen, die für systematische Studien verwendet werden können. Der Tintenstrahldruck hat sich als wirksame Methode zur Herstellung solcher synthetischer Bewuchsschichten erwiesen, da sich Schichtdicke, Struktur und Materialeigenschaften präzise steuern lassen.

Ziel dieser Masterarbeit ist es, ein zuverlässiges Tintenstrahldruckverfahren zur Herstellung synthetischer Bewuchsschichten auf Siliziumdioxidbasis zu entwickeln und diese Schichten in Bezug auf ihre Dicke, Oberflächenmorphologie und thermischen Eigenschaften zu charakterisieren. Das Ziel ist es, Einblicke in die Eigenschaften synthetischer Bewuchsschichten zu geben und damit die Grundlage für zukünftige Forschungen zu deren Bedeutung zu schaffen.

Beschreibung der Aufgabe
Ziel dieser Masterarbeit ist es, die Entwicklung und Charakterisierung von synthetischen Foulingschichten auf Siliziumbasis in Mikrokanälen mittels Inkjetdruck zu untersuchen. Die Arbeit beinhaltet die Optimierung von Tintenformulierungen und Druckparametern, um kontrollierte Foulingschichten mit präziser Dicke und Gleichmäßigkeit zu erreichen. Die folgenden Aufgaben werden durchgeführt:

- Formulierung und Optimierung von Tinten auf Siliziumdioxidbasis, die für den Tintenstrahldruck geeignet sind.
- Charakterisierung kritischer Tinteneigenschaften wie Oberflächenspannung, Viskosität und Trocknungsverhalten.
- Ablagerung von kontrollierten Fouling-Schichten auf Siliziumbasis in Mikrokanälen mittels Tintenstrahldruck
- Vorläufige Analyse der Auswirkungen von Fouling-Schichten.

Starttermin: schnellst möglich
Betreuerin: Dr. Jinju Zhang
Kontakt: jinju.zhang2@kit.edu Tel: 0721-608-24088