Mikrostruktur und Rheologie von natürlichen kolloidalen Tonmineralsuspensionen

Tonmineraldispersionen enthalten geladene anisotrope Schichtsilicatpartikel und haben aufgrund ihres viskoelastischen Fließverhaltens eine wichtige Bedeutung für viele industrielle Anwendungen aber auch für geologische Phänomene.

Die Rheologie von Dispersionen kolloidaler Tonmineralpartikel wird durch die räumliche Anordnung der nicht-kugelförmigen Partikel stark beeinflusst. Die Mikrostruktur wird durch repulsive elektrostatische Kräfte und attraktive van-der-Waals Kräfte gesteuert. Je nach Feststoffgehalt, pH-Wert und Elektrolytkonzentrationen ist eine wässrige Tonmineraldispersion entweder flüssig, gel- oder glasartig.

Ziel des Projektes ist die Untersuchung der strukturellen Heterogenität verschiedener arretierter Zustände mit Hilfe optischer Mikrorheologie-Methoden (MPT, DWS) und deren Korrelation zur Struktur der Tonminerale zur Vorhersage der entsprechenden Phasendiagramme.

 

                 

Partikelorientierung, a) repulsive glasartig and b) attraktive gelartig.
[Tanaka, H. Meunier, J., Bonn, D., Nonergodic states of charged colloidal suspensions: Repulsive and attractive glasses and gels, Physical Review E., 69, 031404, (2004)]