KoMME Licht - Kontaktlose Messung mechanischer Eigenschaften mit Laserlicht

KoMME Licht hat das Ziel mechanische Testung in ein neues Licht zu rücken. Dabei wird Brillouin Lichtstreuungs-Spektroskopie (BLS) als kontaktlose, optische Methode angewendet, um mechanische Eigenschaften von Materialien zu messen, die von der Biomechanik bis hin zu industriellen Produktionsprozessen eine Rolle spielen. BLS beruht auf der inelastischen Streuung von Laserlicht an akustischen Phononen. Das Licht wechselwirkt also im Gegensatz zu Ramanstreuung nicht mit lokalen, molekularen Vibrationsmoden, sondern mit kollektiven Dichtefluktuationen im Material und ermöglicht die Messung einer Frequenzverschiebung, die über die Schallgeschwindigkeit direkt mit den elastischen Eigenschaften des Materials verknüpft ist. KoMME Licht setzt auf kontaktlose Messungen mit hoher Zeitauflösung und fokussiert sich auf drei Anwendungsbereiche, bei denen klassische, mechanische Testung an ihre Limits stößt. Einerseits wird BLS als kontaktlose Methode eingesetzt, um weiches, biologisches Material (Gewebe, Gele, Pflanzenfasern) ohne aufwendige Probenpräparation zu messen. Andererseits ermöglicht die hohe Zeitauflösung im Millisekundenbereich Untersuchungen von Material- und Prozessdynamik. Die Materialdynamik wird am Beispiel Hydration und Dehydration untersucht – wichtig für technisch-relevante Materialien wie Cellulosefasern und Polymere. Weiters wird das Potential von in-situ BLS Messungen für die Verbesserung von Produktionsprozessen (Papier, Kunststoffe, Bleche etc.) anhand eines konkreten Beispiels demonstriert: mittels BLS wird während dem Spinnvorgang einer Textilfaser die Veränderung des mechanischen Verhaltens während des Produktionsprozesses gemessen, also der Übergang von einer stark viskosen Flüssigkeit zu einem Festkörper. Die Ergebnisse dieses Projekts ebnen einen neuen Pfad im Bereich der mechanischen Testung von komplexen Materialsystemen, erschließen Material- und Prozessdynamiken, und machen den Weg für kontaktlose, optische Methoden zur Anwendung in der industriellen Prozesstechnik frei.