Deutsch 
Fachgebiet Theoretische Physik II / Computational Physics
Rand
Inhalt
Inhaltsangabe
Mikrofluidik:
Physikalische Effekte in mikro- und nanoskaligen Strömungen
1. Einleitung
1.1. Was sind MEMS's?
1.2. Makroskopische Fluiddynamik, Kontinuumshypothese
1.3. Fluiddynamische Kräfte und Kennzahlen
2. Beispiele für Skalengesetze bei Miniaturisierung
2.1. Wärmehaushalt von Lebewesen
2.2. Miniaturisierung eines Kondensators
2.3. Miniaturisierung einer Spule
2.4. Mikroresonator, schwingender Balken
2.5. Miniaturisierung thermischer Systeme
2.6. Übersicht: Skalierung von Kräften und Effekten
3. Wärmeleitung und Massentransport durch Diffusion
3.1. Beschreibung durch makroskopische Gleichungen
3.2. Mikroskopische Beschreibungsansätze
3.2.1. Random Walk
3.2.2. Transportkoeffizienten idealer Gase
3.3 Impulstransport und Viskosität
3.3.1. Viskosität eines idealen Gases
3.3.2. Viskosität von Flüssigkeiten
3.3.3. Diffusion suspendierter Teilchen in einer Flüssigkeit
4. Hydrodynamik mikrofluidischer Systeme
4.1. Grundgleichungen
4.1.1. Kinematik und Strömungsableitung
4.1.2. Navier-Stokes Gleichung (inkompressibel)
4.1.3. Entdimensionalisierung der Navier-Stokes Gleichung
4.2. Laminare Rohr- und Kanalströmung
4.2.1. Ebene Poiseuille-Strömung
4.2.2. Hagen-Poiseuille Strömung
4.2.3. Kanal mit Rechteckquerschnitt
4.2.4. Hydrodynamischer Widerstand
4.2.5. Hele-Shaw Näherung
4.3. Gleitströmungen
4.3.1. Bei Gasen
4.3.2. Ebene Poiseuille-Strömung mit Gleitbedingung
4.3.3. Bei Flüssigkeiten
4.4. Oberflächenspannung und Kapillarität
4.5. Mikrofluidische Manipulation von Fluidsegmenten
5. Mischung und Dispersion
5.1 Diffusion und Advektion
5.2 Einfluss von Turbulenz und chaotischem Fluss
5.3 Taylor-Dispersion in Mikrokanälen
5.4 Mikromischer bei Re<<1, Klassifikation und Beispiele
6. Elektrohydrodynamik
6.1 Voraussetzungen aus der Elektrokinetik
6.2 Elektroosmose
Anhang A: Rheologie von Suspensionen und Emulsionen
A.1. Allgemeines zu Suspensionen fester Partikel
A.2. Viskosität in monodispersen Modell-Suspensionen sphärischer Partikel
A.3. Emulsionen: Herstellung und Formeln für die Viskosität