We offer attractive research projects to outstanding students and/or graduands in CIW/VT, BIW, chemistry or physics within the scope of diploma,  PhD or post-doc positions.

Am Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik des Karlsruher Instituts für Technologie sind zum nächstmöglichen Zeitpunkt folgende vier Stellen einer/eines

Akademischen Mitarbeiterin/Mitarbeiters

befristet zu besetzen. Es besteht dabei die Möglichkeit zur Promotion. Die Vergütung erfolgt nach der Entgeltgruppe 13, TV-L.

1.  Mikrorheologie komplexer Fluide

Ziel ist die Charakterisierung des Fließverhaltens inhomogener Fluide auf einer Längenskale von 0.1-10 µm mit Hilfe der simultanen Verfolgung der Brownschen Bewegung vieler, fluoreszierender Tracer-Partikel. Hierfür soll eine bestehende Apparatur weiter verbessert werden und an Hand der statistischen Analyse der Partikel-Trajektorien sollen geeignete Parameter zur Charakterisierung der Inhomogenität der umgebenden Flüssigkeit extrahiert werden. Die so bestimmten mikrorheologischen Daten sollen einerseits mit Verarbeitungseigenschaften unterschiedlichster Materialien (Farben, Klebstoffe, kosmetische oder pharmazeutische Produkte und Lebensmittel), andererseits mit mikrostrukturellen Stoffeigenschaften korreliert werden.

2.  Emulgieren viskoelastischer Fluide

Mikrofluidische Methoden und Apparate finden mehr und mehr Interesse in unterschiedlichen verfahrenstechnsichen Bereichen. Hier soll der Einfluss viskoelastischer Fluid-Eigenschaften im Hinblick auf Emulsionsherstellung mit mikrofluidischen Methoden untersucht werden. Vor allem soll der Einfluss geometrischer Einschränkungen auf Tropfendeformation und -aufbruch in gut definierten, laminaren Strömungen untersucht werden. Ziel ist die Nutzung viskoelastischer Stoffeigenschaften für die gezielte Herstellung von Emulsionen.

Dies beinhaltet folgende Teilaufgaben:

• Charakterisierung der viskoelastischen Eigenschaften der Emulsionskomponenten, vor allem der charakteristischen Relaxationszeiten in Scherung und Dehnung.
• Im Hinblick auf mikrofluidische Verfahren zur Emulsionsherstellung soll vor allem der Einfluss geometrischer Einschränkungen auf Tropfendeformation und -aufbruch untersucht werden. Hierfür wird ein kombinierter Aufbau aus Rheometer und Mikroskop verwendet. Mit vorhandenen bildanalytischen Verfahren kann die Tropfendeformation in Scherströmungen erfasst werden. In einer konventionellen Kegel-Platte Messzelle soll der Einfluss der Spalthöhe durch Analyse der Tropfendeformation an verschiedenen radialen Positionen systematisch erfasst werden.
• Aufbau eines einfachen mikrofluidischen Apparates zur Emulsionserzeugung in Kombination mit einer vorhandenen videomikroskopischen Einheit zur Analyse der Tropfenbildung.
• Herstellung konzentrierter Emulsionen unter standardisierten Bedingungen und Bestimmung der Tropfengrößenverteilung.

3.  Hochkonzentrierte, fließfähige Dispersionen

Schwache attraktive Partikel-Wechselwirkungen können genutzt werden um hochkonzentrierte, fließfähige Dispersionen mit Partikelkonzentrationen bis 70% herzustellen. Dies verspricht enorme technische und ökonomische Vorteile aber auch neue Freiheitsgrade bei der Formulierung dispersionsbasierter komplexer Fluide. Dieses Phänomen wurde zunächst an einem Mikrogel-Modellsystem gezeigt, bei dem die attraktive Wechselwirkung durch den osmotischen Effekt gelöster, jedoch nicht auf den Partikeln adsorbierender Polymermoleküle gezielt eingestellt wurde.

In der nächsten Projektphase soll dieses Wissen auf die technisch-wirtschaftlich wichtige Klasse der wässrigen Dispersionen übertragen werden. Dabei sollen die Reichweite der zur Verhinderung irreversibler Agglomeration notwendigen sterischen Abstoßung sowie Stärke und Reichweite der attraktiven Wechselwirkung systematisch variiert werden, um den maximalen Volumenbruch bei dem fließfähige Dispersionen existieren, sowie das erreichbare Viskositätsminimum zu ermitteln. Im Hin-blick auf die technische Nutzung soll nicht nur die Scherrheologie sondern auch dehnrheologische Eigenschaften und die Stabilität solcher Systeme unter praxisrelevanten Strömungsbedingungen untersucht werden. Streuexperimente unter Scherung (Rheo-SALS) sollen Aufschluss über die Dispersions-Strukturen geben, die das Fließen solch hochkonzentrierter Dispersionen ermöglichen.

Durchführung und Auswertung der rheologischen Messungen, sowie vor allem die Inbetriebnahme der Rheo-SALS-Apparatur gehören zu den Aufgaben des Doktoranden/Post-Doc in Karlsruhe. Die Synthese-Arbeiten werden in der Arbeitsgruppe von Prof. E. Bartsch, Institut für Makromolekulare Chemie, Universität Freiburg durchgeführt.

4.  Kapillarkräfte in Suspensionen

Kürzlich wurde entdeckt, dass Fließverhalten flockulierter Suspensionen durch die Zugabe einer kleinen Menge einer zweiten nicht mit der kontinuierlichen Phase der Suspension mischbaren Flüssigkeit in weiten Bereichen variiert werden kann. Dieses verblüffende Phänomen wird in Analogie zum Verhalten feuchter Schüttgüter auf die Wirkung von Kapillarbrücken zurückgeführt und kann genutzt werden z.B. um hydrophobe Partikel in hydrophilen Flüssigkeiten zu dispergieren und umgekehrt.

Im geplanten Forschungsprojekt sind zwei Stellen zu besetzen:

a)   Systematische Untersuchungen zum besseren Verständnis der zu Grunde liegenden physikalischen Mechanismen. Dies beinhaltet folgende Teilaufgaben:

·         Herstellung von Suspensionen verschiedener Partikeltypen (PVC, SiO₂, Kalkstein) in organischen oder wässrigen Lösemitteln, Variation der Partikelgröße und Konzentration, Variation der Grenzflächenspannungen zwischen den beteiligten Komponenten

·         Rheologische Charakterisierung mit Rotations- und Kapillarheometern

·         Entwicklung eines quantitativen Modells zur Korrelation von Kapillarkräften und rheologischen Eigenschaften (Fließgrenze und Viskosität)

b)   Anwendungsmöglichkeiten des oben beschriebenen Phänomens sollen evaluiert werden:

·         Formulierungen von Lebensmitteln

·         Herstellung poröser Keramik

·         Herstellung von Schwämmen / Schäumen mit Hilfe der flockulierten Suspensionen als Pre-Cursor

Einstellungsvoraussetzung: überdurchschnittlicher Diplom- oder Masterabschluss in einem ingenieur- oder naturwissenschaftlichen Studiengang, bevorzugt Chemieingenieurwesen, Physik oder Chemie. Darüber hinaus sollten Sie Verständnis für physiko-chemische Phänomene in Fluiden und Interesse an interdisziplinärer Forschung, sowie Team- und Begeisterungsfähigkeit mitbringen.

Erwartet wird über die wissenschaftliche und organisatorische Bearbeitung des Forschungsprojektes hinaus eine aktive Mitarbeit in der Lehre, insbesondere das Abhalten von Übungen und die Organisation von Tutorien begleitend zur Vorlesung Technische Mechanik der Fakultät für Chemieingenieurwesen und Verfahrenstechnik.

Geboten wird die Mitarbeit auf einem anspruchsvollen, anwendungsorientierten Forschungsgebiet in einem interdisziplinären und internationalen Umfeld.

Das Karlsruher Institut für Technologie ist bestrebt, den Anteil an Frauen im wissenschaftlichen Dienst zu erhöhen und begrüßt daher besonders die Bewerbung von Frauen. Schwerbehinderte Bewerber/innen werden bei entsprechender Eignung bevorzugt berücksichtigt.

Bitte senden Sie Ihre aussagekräftigen Bewerbungsunterlagen an:

KIT, Campus Süd
Prof. Dr. N. Willenbacher
Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik
Gotthard-Franz-Straße 3
Gebäude 50.31
76131 Karlsruhe

Email: norbert willenbacherSin6∂kit edu

The Applied Mechanics group of Prof. N. Willenbacher at the Institute of Mechanical Process Engineering and Mechanics, Karlsruhe Institute of Technology (KIT), offers a

Research Position for a PhD Student or Post-Doctoral Scholar

Project description: When a small amount (less than 1%) of a second immiscible liquid is added to the continuous phase of a suspension, the rheological properties of the mixture are dramatically altered from a fluid-like to a gel-like state.  The yield stress and viscosity increase by several orders of magnitude as the volume of the second fluid increases. This striking phenomenon is attributed to the formation of strong capillary bridges between suspended particles and occurs both when the secondary fluid preferentially wets the particles and even when the secondary fluid does not preferentially wet the particles.


Aim of the project: In the current research project, we want to study this phenomenon systematically in order to understand the underlying physical mechanisms controlling the sample-spanning network within the admixture.  This work will investigate both the microstructure and bulk structure of these networks using rotational rheometers, confocal microscopy and microtomography.


Qualifications of applicant: Talented, enthusiastic candidates with a degree in chemical engineering, physics, material science, or a closely related discipline are encouraged to apply. The candidate is expected to work independently and should bring along excitement for experimental work combined with strong interest in numerical and/or theoretical interpretation of their results. Extensive knowledge in the areas of rheology, fluid dynamics, or colloid and polymer science are highly desirable, especially researchers with experience using confocal microscopy and/or microtomography to study the network structure materials.


Appointment details: We offer a full-time PhD position for a duration of three or four years or a post-doctoral position for two years at a dynamic and ambitious university, with starting date as soon as possible. The project will be carried out in the Applied Mechanics group in the Institute of Mechanical Process Engineering and Mechanics, Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Germany (http://www.mvm.kit.edu/english/286.php). All our projects are strongly interdisciplinary and are embedded in international collaborations with industrial partners or other research institutes. We offer a salary according to the payment for public services in Germany.


Contact, application procedure: More information about this position can be obtained from Prof. Dr. N. Willenbacher. Application documents should include a letter of application, short description of scientific/work experiences, full curriculum vitae, academic transcripts and contact information of two potential referees.


Requests for further information and application submissions should be made at:

Prof. Dr. N. Willenbacher

Karlsruhe Institute of Technology (KIT)

Institute of Mechanical Process Engineering and Mechanics

Gebäude 50.31

Gotthard-Franz-Straße 3

76131 Karlsruhe, Germany

Phone: 0049-721-608 47576

Fax: 0049-721-608 43758

e-mail:  norbert willenbacherXet5∂kit edu

web: http://www.mvm.kit.edu/english/286.php