Gilbert-Taylor cones and multi-phase Electrospinning

In this thesis a numerical method is developed, which allows to compute the shape of electrically charged liquid surfaces of droplets of finite conductivity.

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Main Author: Großmann, Florian
Contributors: Eckhardt, Bruno (Prof. Dr.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:English
Published: Philipps-Universität Marburg 2009
Physik
Subjects:
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Table of Contents: In dieser Arbeit wird eine numerische Methode entwickelt, welche es erlaubt, die Form elektrisch aufgeladener Tropfen eines leitfähigen Fluides zu berechnen. Die relevanten Gleichungen sind die Fuchikami Differentialgleichungen in Verbindung mit einer nichtlinearen Integralgleichung erster Art. Es wird ein iterativer Algorithmus entwickelt, um diese Gleichungen unter adäquater Regularisierung zu lösen. Anschließend werden die Formen adiabatisch aufgeladener Tropfen untersucht. Hierbei konnten an einer Kanüle hängende Tropfen in drei Klassen eingeteilt werden: runde Tropfen, intermediäre Tropfen und kegelförmige Tropfen. Ferner konnten die Eigenschaften elektrisch geladener geschlossener Tropfen untersucht werden, die für die Blitzentstehung in Rahmen der Gewitterforschung relevant sein könnten. In einem zusätzlichen Kapitel über multiphasen Elektrospinning wird die selbständige Strukturbildung kolloidaler Nanofasern während des Elektrospinnings modelliert. Die Existenz idealer eindimensionaler Kristalle hat einen ordnenden Einfluss auf die amorphen Strukturen der kolloidalen Nanofasern, welche in Theorie und Experiment beobachtet werden konnten.