Magnetomechanische Kopplung von Eindomänenpartikeln in viskoelastischen polymeren Matrizes für die Aktuation und als nanorheologische Sonden

• Antragstellerin: Professorin Dr. Annette M. Schmidt
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik ; Polymermaterialien
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 237976476

Formwandler und andere stimuli-sensitive Materialien eröffnen neue Perspektiven und einen weiten Anwendungsbereich – von neuartigen Aktuatoren für die Robotik über medizinische Bauteile, die sich im Körper entfalten, hin zu Kleidung, die sich ihren Umgebungsbedingungen anpasst. In der bisherigen Laufzeit des Schwerpunktprogramms konnte eindrücklich gezeigt werden, dass die Kombination von kolloidalen magnetischen Partikeln mit komplexen Matrices zu multifunktionalen Hybridmaterialien mit vielseitigen stimuliresponsiven Eigenschaften und zu interessanten Anwendungsperspektiven führt. Das Gesamtziel des laufenden Projekts ist die Entwicklung, Realisierung und Untersuchung eines Baukastensystems aus funktionalen, z. B. polymeren und/oder flüssigkristallinen, Matrices unterschiedlicher Architektur und nanopartikulären, magnetischen Sonden- und Aktuatorkomponente, das es erlaubt, magnetoaktive Hybridmaterialien mit neuartigen Eigenschaften zu erzeugen. Während in der ersten Förderperiode die Methodenentwicklung sowie die Untersuchung von Ferrogelen im Vordergrund stand, konnte unser Baukastensystem in der zweiten Förderperiode erfolgreich auf flüssigkristalline Systeme ausgeweitet werden. Für die finale Antragsperiode des Schwerpunktprogramms streben wir nun die Realisierung von magnetoaktiven ternären Hybridmaterialien aus magnetischen Nanopartikeln, Polymeren und niedermolekularen Mesogenen an, mit dem Ziel, eine wechselseitige Kopplung zwischen magnetischer, nematischer und elastischer Komponente zu erreichen.Aufbauend auf den bisher entwickelten und untersuchten Hybridarchitekturen sollen nun verstärkt flüssigkristalline Komponenten zur Verbesserung der Kopplung zwischen magnetischer Komponente und elastischer Matrix in unterschiedlicher Kombination zum Einsatz kommen. Durch verschiedene Grade und Mechanismen der Kopplung zwischen den magnetischen, nematischen und elastomeren Direktoren werden neuartige magnetomechanische und magnetooptische Effekte erwartet. Für solche ferronematischen Polymere und Elastomere wird ein breites Potential für die Verwendung in magneto-optischen Speichern und Displays, sowie als magnetoaktive Aktuatoren und Sensoren erwartet.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1681: Feldgesteuerte Partikel-Matrix-Wechselwirkungen: Erzeugung, skalenübergreifende Modellierung und Anwendung magnetischer Hybridmaterialien