abgeschlossene Promotionen & Habilitationen
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Modellierung und Simulation des Verhaltens von durchströmten schaltbaren Membranen
Art der Abschlussarbeit
Dissertation
Autoren
- Ehrenhofer, Adrian
Betreuer
- Prof. Dr.-Ing. Thomas Wallmersperger
Abstract
Die schaltbare Filtration mithilfe von Hydrogel-Verbundmembranen zeigt großes Potential zur Lösung einer der grundlegenden Aufgaben in der Humanmedizin:
der unkomplizierten und schnellen Analyse von Blutproben zur Erkennung von Unregelmäßigkeiten, wie zum Beispiel zirkulierenden Tumorzellen.
In der vorliegenden Arbeit wird ein solches System diskutiert und mithilfe von Methoden des Maschinenwesens - Modellierung und Simulation - untersucht.
Das betrachtete System besteht aus einer aktiven Hydrogelschicht, welche auf einer passiven Polymerschicht aufgebracht ist und damit eine schaltbare Verbundmembran bildet.
Die Arbeit folgt zwei Hauptpfaden: Im festkörpermechanischen Teil werden die mechanischen Aspekte von Verbundmembranen dargestellt, während im fluidmechanischen Teil die Permittivität und Selektivität von Membranen näher beleuchtet werden.
Im Folgenden werden Modelle zur Schaltbarkeit ausgehend von aus der Literatur bekannten Ansätzen entwickelt. Diese werden dann im Rahmen von Simulationen -- sowohl im kommerziellen Finite-Elemente-Programm Abaqus, als auch in selbst geschriebenen Matlab-Codes -- umgesetzt.
Die vorliegende Arbeit zeigt, dass ein schaltbares System zur Analyse von Zellgrößenprofilen realisierbar und durch Modellierung und Simulation in einem Maß beschreibbar ist, sodass der experimentellen Realisierung nichts mehr im Wege steht.
der unkomplizierten und schnellen Analyse von Blutproben zur Erkennung von Unregelmäßigkeiten, wie zum Beispiel zirkulierenden Tumorzellen.
In der vorliegenden Arbeit wird ein solches System diskutiert und mithilfe von Methoden des Maschinenwesens - Modellierung und Simulation - untersucht.
Das betrachtete System besteht aus einer aktiven Hydrogelschicht, welche auf einer passiven Polymerschicht aufgebracht ist und damit eine schaltbare Verbundmembran bildet.
Die Arbeit folgt zwei Hauptpfaden: Im festkörpermechanischen Teil werden die mechanischen Aspekte von Verbundmembranen dargestellt, während im fluidmechanischen Teil die Permittivität und Selektivität von Membranen näher beleuchtet werden.
Im Folgenden werden Modelle zur Schaltbarkeit ausgehend von aus der Literatur bekannten Ansätzen entwickelt. Diese werden dann im Rahmen von Simulationen -- sowohl im kommerziellen Finite-Elemente-Programm Abaqus, als auch in selbst geschriebenen Matlab-Codes -- umgesetzt.
Die vorliegende Arbeit zeigt, dass ein schaltbares System zur Analyse von Zellgrößenprofilen realisierbar und durch Modellierung und Simulation in einem Maß beschreibbar ist, sodass der experimentellen Realisierung nichts mehr im Wege steht.
Url/Urn/Doi
Zugeordnete Forschungsschwerpunkte
- Elektroaktive Polymere
- Adaptive Materialien
- Multifunktionale Strukturen
- Gekoppelte Mehrfeldprobleme
- Strukturmechanische Berechnung
Zugeordnete Forschungsprojekte
- Modellierung von Hydrogel-Schichtsystemen
Schlagwörter
Modellierung und Simulation, schaltbare Membran, Hydrogele, Finite-Elemente-Methode
Berichtsjahr
2019