Mikrostrukturelle und magnetische Charakterisierung neuartiger magnetischer Hybridmaterialien

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Odenbach
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 393745197

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 dieses Forschungsverbundes aus russischen und deutschen Arbeitsgruppen kombinieren wir durch Mischung magnetisch harter und magnetischer weicher Partikel in einer elastomeren Matrix aktive und passive magnetorheologische Eigenschaften. 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 erfolgen im hier beantragten Teilprojekt die mikrostrukturellen Untersuchungen und Messungen zur Aufklärung der interpartikulären Wechselwirkungen. Für die mikrostrukturelle Untersuchung werden Röntgentomographische Messungen vorgenommen, die einen Zugang zur dreidimensionalen Partikelverteilung bei Einzelpartikelauflösung ermöglichen. Hier sollen in der beantragten Projektphase insbesondere Methoden entwickelt werden, die es erlauben die Bewegung der kleinen Partikel zu verfolgen, da deren Bewegung eine zentrale Rolle in den theoretischen Modellen spielt. Darüber hinaus sollen sowohl Strukturveränderungen bei Magnetisierungsvorgängen als auch bei mechanischer Belastung verfolgt werden. Die entsprechenden Daten dienen sowohl als Eingangsgröße wie auch als Benchmark für die Simulationen der theoretisch arbeitenden Gruppen innerhalb des Gesamtvorhabens. Die Untersuchungen zu den magnetischen interpartikulären Wechselwirkungen mittels First Order Reversal Curves (FORCs) sollen erweitert werden, wobei insbesondere der Einfluss der Partikelform auf die Einbindung in die Matrix und damit verbunden auf Struktur Reorganisation und Magnetisierungsverhalten untersucht werden soll. Eine detaillierte Interpretation der Daten erfordert hier ein detailliertes theoretisches Verständnis der Kurven, das seitens der theoretisch arbeitenden Projekte geliefert werden soll.In Summe erwarten wir aus dem Vorhaben detaillierte Informationen über die Zusammenhänge zwischen mikrostrukturellen Veränderungen und makroskopischen Eigenschaften der magnetischen Hybridmaterialien, die eine Vorhersage der zu Erreichung bestimmter Materialeigenschaften notwendigen Veränderungen möglich machen sollen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1681: Feldgesteuerte Partikel-Matrix-Wechselwirkungen: Erzeugung, skalenübergreifende Modellierung und Anwendung magnetischer Hybridmaterialien
• Internationaler Bezug: Österreich, Russische Föderation
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professorin Dr. Sofia Kantorovich; Professor Dr. Yuriy L. Raikher; Professor Gennady V. Stepanov; Professor Dr. Pavel Storozhenko; Professor Dr. Andrey Zubarev