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Projekt
Prozessgesteuerte Herstellung strukturierter magnetischer Elastomerproben, röntgentomografische Strukturaufklärung und makroskopische Magnetorheologie
Antragsteller
Professor Dr. Stefan Odenbach
Fachliche Zuordnung
Strömungsmechanik
Förderung
Förderung seit 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 511114185
Magnetische Hybridmaterialien, also Materialien, die aus einer nichtmagnetischen Matrix mit darin eingelagerten magnetischen Partikeln bestehen, bieten ein immenses Potenzial für technische Anwendungen, in denen Materialeigenschaften gezielt durch äußere Stimuli kontrolliert werden müssen. Um entsprechende Materialien maßgeschneidert herstellen zu können, müssen die Ursachen für die magnetisch induzierten Änderungen in den Eigenschaften der Materialien im Detail verstanden werden. Maßgeblich für diese Ursachen sind die Eigenschaften vorliegender partikulärer Mikrostrukturen in den Materialien sowie magnetisch bedingte Änderungen dieser Mikrostrukturen, das heißt der räumlichen Anordnung und Ausrichtung der magnetischen Partikel, deren Untersuchung im Zentrum dieses Teilprojekts steht. Wir wollen dabei mittels röntgenmikrotomografischer Untersuchungen die Mikrostrukturen magnetischer Elastomere dreidimensional erfassen und mit Verfahren der digitalen Bildverarbeitung auswerten. Die gewonnenen Informationen über die Mikrostrukturen und ihre Veränderungen im Magnetfeld werden mit Ergebnissen aus magnetorheologischen Untersuchungen an makroskopischen Proben korreliert. Gleichzeitig dienen die mikrostrukturellen Daten sowohl als Eingangsinformation als auch als Benchmark für die theoretisch arbeitenden Gruppen der Forschungsgruppe. Als besondere Herausforderung wollen wir den Strukturbildungsprozess anisotroper magnetischer Elastomere, insbesondere solcher Materialien, die im Magnetfeld polymerisiert wurden, zeitaufgelöst verfolgen. Dafür sollen zwei komplementäre Verfahren zum Einsatz kommen: Einerseits sind dies Untersuchungen von zu unterschiedlichen Zeitpunkten des Polymerisationsprozesses gestoppten Strukturentwicklungsprozessen, wobei wir im Austausch mit der anderen experimentell arbeitenden Gruppe der Forschungsgruppe stehen. Daran schließen sich statistische Auswertungen an. Andererseits handelt es sich um zeitaufgelöste Untersuchungen mittels eines neu entwickelten röntgentomografischen Verfahrens der Einzel-Partikel-Verfolung, das es uns erlaubt, die dreidimensionale Bewegung der Partikel während des Polymerisationsprozesses nachzuverfolgen. Zudem wird sich das Teilprojekt in Kooperation mit der Arbeitsgruppe aus der Didaktik mit Untersuchungen zur Übertragung der Forschungsthematik in den Schulbetrieb befassen, womit wir über die Authentizität aktueller Forschung das situationale Interesse von Schüler*innen an MINT-Themen stärken wollen. Bei diesen Arbeiten sollen unter anderem Telepräsenzroboter zum Einsatz kommen, um Schulklassen auf Distanz Laborbesuche zu ermöglichen. Es soll untersucht werden, inwieweit Varianzen in der Wirkung der wahrgenommenen Authentizität auf das situationale Interesse und Varianzen im Wissenserwerb durch die Art der Laborbesuche (Präsenz oder Distanz) erklärt werden können.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
