Technische Implementierung magnetosensitiver Elastomere für reversibel magnetisch einstellbare Sensorsysteme

• Antragstellerin: Dr. Tatiana Becker
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik ; Mechanik ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 393745715

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 magnetisch weicher Partikel in einer elastomeren Matrix aktive und passive magnetorheologische Eigenschaften. Dabei besteht das Ziel, entsprechende Materialien auf der Basis eines detaillierten mikroskopischen Verständnisses maßgeschneidert für sensorische Anwendungen zu synthetisieren.In diesem Kontext werden im hier beantragten Teilprojekt magnetische Hybridmaterialien im Hinblick auf deren Anwendbarkeit als Sensor- und Aktorsysteme untersucht. Die komplexen Partikel-Partikel- und Partikel-Matrix-Wechselwirkungen auf mikroskopischer Ebene ermöglichen es, dass die Materialeigenschaften von Funktionselementen, die aus magnetischen Hybridmaterialien bestehen, durch äußere Magnetfelder gesteuert werden können. Basierend auf den Ergebnissen der ersten Förderphase liegen die Forschungsziele dieses Verlängerungsantrags zum einen auf der konsistenten modellbasierten Beschreibung des Schwingungsverhaltens magnetischer Hybridmaterialien und deren Eigenschaften sowie zum anderen auf der Entwicklung von anwendungsorientierten Prototypenlösungen und der praktischen Umsetzung funktioneller Sensorelemente. Im Fokus stehen zwei Sensorsysteme mit einstellbarer Sensitivität: ein Beschleunigungssensor für die Messung externer mechanischer Stimuli und ein Drucksensor für die Erfassung statischer und dynamischer Verformungen eines Objektes. Die technische Realisierung solcher Sensorsysteme mit komplexen adaptiven Verhalten und Sensitivität wird als neues Forschungsfeld definiert. Die Umsetzung der Forschungsziele wird in einer engen Zusammenarbeit der einzelnen Arbeitsgruppen des Forschungsverbundes angestrebt.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: Dr. Dmitry Borin; Professorin Dr. Sofia Kantorovich; Professor Dr. Stefan Odenbach; Professor Dr. Yuriy L. Raikher; Professor Gennady V. Stepanov; Professor Dr. Pavel Storozhenko; Professor Dr. Andrey Zubarev