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Prof. Dr.-Ing. Christian Cierpka

Fachgebietsleiter

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INHALTE

Forschungsschwerpunkt Mikrofluidik

Die zunehmende Minaturisierung ist in der chemischen, biologischen und pharmzeutischen Verfahrenstechnik bereits Gegenstand aktueller Forschung. Die verringerung der Größe von fluidischen Strukturen bewirkt eine Verschiebung der dominanten Kräfte weg von Volumenkräften und Trägheit hin zu Oberflächenkräften. Dadurch können ganz neue physikalische Effekte genutzt werden.

DFG Strömungsbeeinflussung durch akustische Oberflächenwellen

Der Einsatz von akustischen Oberflächenwellen (SAW, engl. surface acoustic wave) stellt seit einigen Jahren ein Forschungsschwerpunkt in der Mikrofluidik dar, da diese Technologie für viele Anwendungen im chemischen, biologischen oder medizinischen Bereich eine vielversprechende Möglichkeit bietet kleinste Flüssigkeitsmengen oder kleine Partikel gezielt zu transportieren bzw. zu manipulieren. Im Rahmen der Forschung an der TU Ilmenau sollen zum einen Reaktoren zur gezielten Strömungsführung ausgelegt und charakterisiert werden, als auch die grundlegende Physik beim Energieeintrag in die Strömung untersucht werden.

Partner:

Leibniz Institut für Festkörper und Werkstoffforschung (IFW) Dresden

Bearbeiter:

Aktuelle Publikationen:

J. Massing, J. König, F. Kiebert, S. Wege, H. Schmidt, C. Cierpka: 3D3C Geschwindigkeitsmessungen mittels Astigmatism Particle Tracking Velocimetry (APTV) in SAW-basierten mikrofluidischen Mischern, Fachtagung "Lasermethoden in der Strömungsmesstechnik, 08.-10.09.2015, Dresden, Germany

F. Kiebert, J. König, J. Massing, C. Cierpka, H. Schmidt (2017) 3D measurement and simulation of surface acoustic wave driven fluid motion: a comparison, Lab on a Chip 17, 2104-2114

Optische Messtechnik für die simultane volumetrische Temperatur- und Geschwindigkeitsbestimmung

In mikrofluidischen Reaktoren und Wärmeübertragern ist es oftmals notwendig gleichzeitig das drei-dimensionale Strömungs- und Temperaturfeld mit Zeitauflösung zu vermessen, um Rückschlüsse auf die grundlegenden physikalischen Phänomene ziehen zu können. Beim Astigmatismus PTV beruht die Geschwindigkeitsbestimmung auf der dreidimensionalen Verfolgung von Partikeln im Messvolumen. Grundprinzip ist die Kodierung der Tiefenposition der Partikel über optische Verzerrungen durch eine zusätzliche Zylinderlinse in der Beobachtungsoptik. Wenn für die Messung Partikel verwendet werden, die mit einem temperatursensitiven Farbstoff beladen sind, kann das Fluoreszenzsignal zusätzlich genutzt werden, um die Temperatur zu bestimmen. Ziel in diesem Forschungsvorhaben ist es daher, das Signal-zu-Rauschverhältniss der Messtechnik zu verbessern und diese für mikrofluidische Wärmeübertrager mit Nanofluiden und andere komplexe mikrofluidische Bauteile zu verwenden.

Partner:

Universität der Bundeswehr München

Bearbeiter:

Aktuelle Publikationen:

J. Massing, C.J. Kähler, C. Cierpka (2018) A volumetric temperature and velocity measurement technique for microfluidics based on luminescence lifetime imaging, Experiments in Fluids 59, 163

X. Yang, D. Baczyzmalski, C. Cierpka, G. Mutschke, K. Eckert (2018) Marangoni convection at electrogenerated hydrogen bubbles, Physical Chemistry Chemical Physics 20, 11542

J. Massing, D. Kaden, C.J. Kähler, C. Cierpka (2016) Luminescent two-color tracer particles for simultaneous velocity and temperature measurements in microfluidics, Measurement Science and Technology 27, 1153014

R. Segura, M. Rossi, C. Cierpka, C.J. Kähler (2015) Simultaneous three-dimensional temperature and velocity field measurements using astigmatic imaging of non-encapsulated thermo-liquid crystal (TLC) particles. Lab on a Chip 15, 660-663

Forschungsgroßgerät "Kombinatorische Mikroanalyseplattform"

Das Forschungsgroßgerät „Kombinatorische Mikroanalyseplattform“ ist von der Deutschen Forschungsgesellschaft (DFG) und dem Land Thüringen durch Mittel der Europäischen Union gefördert. Es ermöglicht simultane örtlich und zeitlich hochaufgelöste, volumetrische Strömungs-, Temperatur- und Konzentrationsmessungen in mikroskopisch kleinen Volumina. Darüber hinaus bietet dieses Großgerät elektrochemische Charakterisierungsmethoden, spektroskopische Analysemöglichkeiten und verfügt über eine Ansteuerung und Charakterisierung von hochfrequenten Bauteilen. Ziel ist es, die wissenschaftlichen Fragestellungen zu den am Fachgebiet verfolgten Forschungsthemen durch ganzheitliche experimentelle Tätigkeiten zu unterstützen.

Ansprechpartner:

Schematische Darstellung des Großgeräts "Kombinatorische Mikroanalyseplattform".