Physik Journal, März 2016

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einer etwas dickeren Nadel befin-
den. Alles zusammen ist in einer
Gaskammer montiert. Durch die
beiden inneren Nadeln lassen sich
zwei unterschiedliche Flüssigkeiten
leiten. Eine weitere Flüssigkeit
strömt durch die äußere Nadel und
bildet später die Transporthülle.
Wenn alle drei Substanzen die
Kammer durch eine gemeinsame
Öffnung verlassen, zwingt der
Gasstrom sie in einen schmalen
Strahl, der in einzelne Hüll-Tropfen
zerfällt. Anhand der relativen
Strömungsgeschwindigkeiten der
beteiligten Substanzen lässt sich
einstellen, ob jeder Hüll-Tropfen
zwei oder mehr Tröpfchen mit den
Substanzen aus den feinen Nadeln
enthält.
Die Wissenschaftler testeten
ihr System mit rotem und blauem
Paraffin als Ersatz für medizinische
Wirkstoffe sowie einer Substanz als
Hüllmaterial, die gallertartig wird,
wenn die Tropfen in eine Kalzium-
chloridlösung fallen. Derzeit kann
das System 1000 bis 100 000 Tropfen
pro Sekunde erzeugen, die jeweils
100 µm groß sind. Die kleinen Pa-
raffintropfen im Innern behalten
wegen ihrer hohen Oberflächen-
spannung ihre Form bei. Erst durch
eine äußere Einwirkung wie Vibra-
tion vermischen sie sich. Durch die
chemische Auflösung der äußeren
Hülle konnten die Forscher die Pa-
raffintropfen später freisetzen.
n Kontrolleur im Tank
Die dielektrische Spektroskopie
verrät Kältestabilität und Alter
eines Kraftstoffs.
Die Fließfähigkeit von Kraftstoffen
hängt von der Temperatur ab. Den
Toleranzbereich dafür regeln Nor-
men. Messtechnisch lässt sich die
Temperaturabhängigkeit mit einer
etablierten Labormethode überprü-
fen, die auf einer Filterung beruht.
Diese Methode ist aber relativ lang-
sam und erfordert verhältnismäßig
große Kraftstoffmengen.
Forscher der Hochschule Co-
burg haben nun ein alternatives
Verfahren entwickelt, das auf der
dielektrischen Spektroskopie be-
ruht. Dabei kommt der zu analy-
sierende Kraftstoff mit einer mean-
derförmigen Elektrodenstruktur in
Kontakt, einem „Interdigitalkon-
densator“. Wirkt auf die Moleküle
des Kraftstoffs ein äußeres elektri-
sches Wechselfeld, ändert sich die
Orientierung ihres Dipolmoments.
Da es bei sinkenden Temperaturen
jedoch zur Kristallisation im Kraft-
stoff kommt, reagieren die Mole-
küle zunehmend träger, was sich
im elektrischen Signal bemerkbar
macht. Das Verfahren erwies sich
bei Vergleichsmessungen als min-
destens ebenbürtig zur etablierten
Labormethode, teilweise war es ihr
überlegen. Außerdem lässt sich das
neue Verfahren miniaturisieren –
bis hin zur chipintegrierten Lösung.
Das ist interessant, weil die di-
elektrische Spektroskopie auch in
der Lage ist, die Kraftstoffalterung
zu untersuchen: Durch Oxidation
entstehen im Kraftstoff größere
Moleküle, die sich träger im Pola-
risationsfeld ausrichten als die klei-
neren Moleküle in frischem Kraft-
stoff. Die zunehmende Verbreitung
von Hybridfahrzeugen macht dies
zum Alltagsproblem: Solche Fahr-
zeuge kommen für die Fahrt zur
Arbeit und zum Einkaufen allein
mit Strom aus. Der Kraftstoff im
Tank wäre nur noch für die längere
Urlaubsfahrt erforderlich. Bis dahin
ist der Kraftstoff aber womöglich
bereits deutlich oxidiert und damit
weniger leistungsfähig.
Michael Vogel
Aufnahme des Flüssigkeitsstroms beim
Austritt durch die Öffnung (oben). Die
Paraffintropfen bleiben im Hüll-Tropfen
erhalten (unten).
T. Si et al.
Polymer blend on glass
5 µm
The Apollo and Soyuz spacecraft met, combining their
efforts for the first time on 17 July 1975.
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