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Projekt
Mikrostrukturelle und rheologische Untersuchungen an magnetischen Hybridmaterialien
Antragsteller
Professor Dr. Stefan Odenbach
Fachliche Zuordnung
Strömungsmechanik
Förderung
Förderung von 2013 bis 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 237998854
Ziel dieses Projekts ist es, durch skalenübergreifende Untersuchungen das Verständnis des magnetorheologischen Verhaltens magnetischer Hybridmaterialien (mHM), also der Veränderung ihrer viskosen, viskoelastischen und elastischen Eigenschaften durch die Einwirkung magnetischer Felder, zu ermöglichen. Hierzu sollen mikrostrukturelle Veränderungen, die durch die Einwirkung magnetischer Felder und mechanischer Lasten hervorgerufen werden, mit Veränderungen der Materialeigenschaften korreliert werden. Dabei will das Projekt die experimentelle Brücke zwischen Mikrostruktur und rheologischem Verhalten schlagen und damit den im Schwerpunktprogramm theoretisch arbeitenden Gruppen grundlegende Informationen zur Mikrostruktur und zum magnetfeldabhängigen Materialverhalten liefern. Das Kombinieren experimenteller und theoretischer Ergebnisse über die Verbindung zwischen Veränderungen der Mikrostruktur und einer Einstellung der Materialeigenschaften durch äußere Stimuli können Hinweise für Modifikationen der Materialsynthese geben, um maßgeschneiderte Materialstrukturen für bestimmte Anwendungen zu ermöglichen. Hierzu kombiniert das Vorhaben magnetorheologische Untersuchungen, d.h. Messungen zum viskoelastischen und elastischen Verhalten der mHM im Magnetfeld, mit Mikrostrukturuntersuchungen mittels Röntgen-Mikrotomographie. Die tomographische Ermittlung der inneren Struktur der mHM zielt auf die Aufklärung von Veränderungen der Struktur, die durch die Einwirkung eines Magnetfelds und mechanischer Lasten hervorgerufen wird. Da diese Veränderungen für magnetische Mikropartikel mit Einzelpartikelverfolgung verbunden werden kann, d.h. es ist möglich für alle Partikel in einer Elastomerprobe die Veränderung der Lage spezifisch zu bestimmen, können die entsprechenden Daten direkt als Benchmark für theoretische Untersuchungen verwendet werden. In der neuen Projektphase sollen dabei insbesondere kombinierte Belastungszustände mit magnetfeld und mechanischer Last untersucht werden. Damit ist eine echte skalenübergreifende experimentelle Untersuchung der magnetorheologischen Effekte und ihrer mikroskopischen Ursachen möglich und in Kombination mit den theoretischen Arbeiten im SPP kann dies für ein tiefgehendes skalenübergreifendes Verständnis der Effekte genutzt werden. Durch die Kombination der tomografischen Daten zur Partikelverlagerung mit Daten zur Verzerrung der Matrix um die magnetischen Partikel aus der AG Auernhammer wird eine noch weitergehende Möglichkeit zur Validierung theoretischer Modelle gewonnen. Darüber hinaus können die rheologischen Daten zur Erstellung empirischer Materialgesetze verwendet werden, die seitens der anwendungsorientierten Gruppen im SPP für die Auslegung von Prototypen benötigt werden.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
