Mikrostrukturelle und magnetische Charakterisierung neuartiger magnetischer Hybridmaterialien

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Odenbach
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 276390678

Klassische magnetische Hybridmaterialien beinhalten entweder magnetisch weiche oder magnetisch harte Partikel. Dementsprechend haben sie entweder einen aktiven magnetorheologischen Effekt oder sind durch die Vormagnetisierung der magnetisch harten Partikel mit passiven magnetorheologischen Eigenschaften versehen. Im Rahmen des Paketantrags soll durch Mischung magnetisch harter und magnetischer weicher Partikel in einer elastomeren Matrix eine Kombination aktiver und passiver magnetorheologischer Eigenschaften erzielt werden. Dabei ist es das Ziel des Verbunds, entsprechende Materialien, auf der Basis eines detaillierten mikroskopischen Verständnisses, maßgeschneidert für sensorische Anwendungen zu synthetisieren. In diesem Kontext sollen im hier beantragten Teilprojekt die mikrostrukturellen Untersuchungen und Messungen zur Aufklärung der interpartikulären Wechselwirkungen durchgeführt werden. Für die mikrostrukturelle Untersuchung sind röntgentomographische Messungen vorgesehen, die einen Zugang zur dreidimensionalen Partikelverteilung bei Einzelpartikelauflösung ermöglichen. Hierzu müssen zunächst Werkzeuge für die digitale Bildverarbeitung entwickelt werden, mit denen die unterschiedlichen Partikelarten zuverlässig voneinander getrennt werden können. Nachfolgend sollen Partikelverteilungen bei unterschiedlichen äußeren Stimuli, also bei variiertem Magnetfeld und veränderter mechanischer Last, bestimmt und die Reorganisation der Verteilungen aufgrund der äußeren Einwirkungen ermittelt werden. Die entsprechenden Daten dienen sowohl als Eingangsgröße wie auch als Benchmark für die Simulationen der theoretisch arbeitenden Gruppen innerhalb des Gesamtvorhabens. Da die Reorganisation der Mikrostruktur maßgeblich von den magnetischen interpartikulären Wechselwirkungen der Partikel bestimmt wird, soll im zweiten Teil des Projekts ein experimenteller Zugang zur Ermittlung der Veränderung dieser Wechselwirkungen durch Variation der Mischung der Partikel geschaffen werden. Hierzu werden First Order Reversal Curves (FORCs), d.h. partielle Hystereseschleifen des Materials aufgenommen. Vorversuche haben gezeigt, dass diese Daten sensitiv auf die Zusammensetzung des Materials reagieren und dass klare Fingerabdrücke der inneren magnetischen Wechselwirkung gefunden werden können. Eine detaillierte Interpretation der Daten erfordert aber ein detailliertes theoretisches Verständnis der Kurven, das seitens der theoretisch arbeitenden Projekte geliefert werden soll.In Summe erwarten wir aus dem Vorhaben eine detaillierte Information über die Zusammenhänge zwischen mikrostrukturellen Veränderungen und makroskopischen Eigenschaften der magnetischen Hybridmaterialien, die eine Vorhersage der zu Erreichung bestimmter Materialeigenschaften notwendigen Veränderungen möglich machen soll.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Russische Föderation
• Partnerorganisation: Russian Foundation for Basic Research
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professorin Dr. Sofia Kantorovich; Professor Dr. Yuriy L. Raikher; Professor Gennady V. Stepanov; Professor Dr. Pavel Storozhenko; Professor Dr. Andrey Zubarev