Lange, flexible Kettenmoleküle aus chemisch unterschiedlichen Blöcken – Blockcopolymere – bilden räumlich periodische Strukturen auf der Nanometer-Skala. Separieren und Filtrieren sind wichtige technische Prozesse, in denen Membrane aus Blockcopolymer Anwendung finden – z. B. zur Wasseraufbereitung. Im BMBF- Projekt „Virtuelles skalenübergreifendes Design zur Teilchensimulation mittels modularem Supercomputing (MExMeMo)“ entwickelt ein interdisziplinäres Team aus den Bereichen Experiment, Teilchensimulation, Kontinuumsmodellierung und Supercomputing einen digitalen Zwilling zur Modellierung des komplexen Herstellungsprozesses solcher Membranen. Rechenintensive Teilchensimulationen und Kontinuumsmodellierung werden verknüpft, um verschiedene physikalische Phänomene wie Verdampfung, Mikro- und Makrophasenseparation, Lösemitteltransport und glasartiges Erstarren, auf Skalen vom Molekül (Nanometer) bis hin zur Membrandicke (einige Mikrometer) zu erfassen. Auf dem modularen JUWELS-System am JSC werden die auf GPUS ausgeführten Teilchensimulationen mit dem Kontinuumsmodell, das CPUs verwendet, gekoppelt. Experimente parametrisieren die Modelle und validieren die Ergebnisse. So kann der gesamte Herstellungsprozess von der verdampfungsinduzierten Mikrophasenseparation an der Membranoberfläche bis zu den Hohlräumen der mechanisch-stabilisierenden Unterschicht untersucht werden, um strukturelle, thermodynamische sowie kinetische Material- und Prozessparameter zu optimieren. Das Vorhaben mit den Partnern Universität Hamburg, Georg-August-Universität Göttingen, Helmholtz-Zentrum Hereon, JSC und ParTec AG wird durch die SCALEXA-Maßnahme des BMBF gefördert. Weitere Informationen: gauss-allianz.de/en/project/title/MExMeMo .