Hauptanwendungsgebiet "Phasenübergänge und multifunktionale Materialien"

Überblick

Viele wichtige industrielle Fertigungsprozesse sowie der Einsatz moderner und funktionaler Materialien sind von Phasenübergängen und Hysterese begleitet. Beispiele sind: 1. Kondensations- und Kristallisationsprozesse, hierzu gehören die Entstehung von Tropfen in Dämpfen, Kristallzuchtverfahren, Ausscheidungen in Kristallen oder die Evolution unerwünschter Blasen in strömenden Medien. 2. Alterungsprozesse und hierdurch bedingte Schädigung, beispielsweise in modernen Lotmaterialien. 3. Superelastisches und hysteretisches Verhalten von Formgedächtnislegierungen. 4. Speicherung und Umwandlung von chemischer und elektrischer Energie. 5. Phänomene in hochpolymeren Materialien.

In enger Kooperation mit Anwendern aus Industrie, Physik und Chemie werden am WIAS bereits vorhandene als auch neu entwickelte Modelle im Hinblick auf praxisrelevante Fragestellungen untersucht. Die Modellierung von Phasenumwandlungen und Hysteresephänomenen kann basieren auf der statistischen Mechanik und Stochastik von Vielteilchensystemen oder auch phänomenologisch im Rahmen der Kontinuumsthermodynamik begründet werden. Beispielsweise werden klassische und Quanten-Vielteilchensysteme im Hinblick auf Nichtanalytizitäten der freien Energie untersucht, und es werden interagierende zufällige Polymerketten sowie Intermittenzphaenomene beim zufälligen Massetransport in zufälligen Potentialen behandelt. Die Modelle der Kontinuumsthermodynamik führen häufig auf gekoppelte Systeme nichtlinearer partieller Differentialgleichungen oder Integrodifferentialgleichungen, in denen freie Ränder und Hystereseoperatoren auftreten können.

Beteiligte Gruppen: