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Projekt
Interne Dynamik von Magnetpartikeln während der Herstellung und bei magnetomechanischer Belastung strukturierter magnetischer Elastomere – experimentelle Untersuchungen
Antragsteller
Dr. Günter K. Auernhammer
Fachliche Zuordnung
Strömungsmechanik
Förderung
Förderung seit 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 511114185
Dieses Teilprojekt baut auf Ergebnissen aus früheren Arbeiten des Antragstellers auf: i) Ketten magnetischer Partikel in weichen elastischen Matrices reagieren unter orthogonalen magnetischen Feldern mit internen Instabilitäten wie Buckling. ii) Gruppen von Magnetpartikeln in diesen Matrices können auf kleine Änderungen eines angelegten Magnetfelds mit starken Strukturänderungen reagieren, etwa Sprüngen bis auf Kontakt. Wir wollen nun für strukturierte magnetische Elastomere, also definierte Ansammlungen magnetisierbarer Partikel in weichen, elastischen, polymeren Matrices, Prozesse und Einflussfaktoren bei der Herstellung auf der Skala einzelner Magnetpartikel untersuchen. Zwei Aspekte stehen dabei im Zentrum des Interesses. Einerseits betrifft dies das grundlegende Verständnis der Strukturbildung während der Herstellung von magnetischen Elastomeren, also das Wechselspiel zwischen magnetisch induzierter Migration der Magnetpartikel und der Vernetzungskinetik des umschließenden Elastomers. Kann dieses Wechselspiel genutzt werden, um zum Beispiel durch zeitlich veränderliche Magnetfelder während der Vernetzung bestimmte gewünschte Strukturen und Partikelanordnungen zu erzeugen? Zur Beantwortung dieser Frage sollen systematisch die Zeitskalen der chemischen Vernetzungskinetik, der magnetisch induzierten Partikelmigration und der Variation von Orientierung und Stärke des angelegten Magnetfelds gegeneinander variiert werden. Ein zweiter Fokus liegt auf den magnetomechanischen Eigenschaften der entstehenden Partikelanordnungen. Wie reagieren die so erhaltenen Partikelanordnungen auf äußere Magnetfelder, die in Orientierung und Stärke variieren, und wie hängt dies von der inneren Struktur ab? Welche Partikelanordnungen zeigen besonders starke Änderungen der Struktur bei kleinen Änderungen des angelegten Magnetfelds, sind also magnetomechanisch hochaktiv? Um solche und ähnliche Fragen zu beantworten, werden unsere experimentellen Möglichkeiten weiterentwickelt. Insbesondere konstruieren wir eine optimierte Anordnung permanenter Magnete (Halbach-Magnet), welche die Kombination optischer und mechanischer Beobachtungsmöglichkeiten erlaubt, um unsere Untersuchungen erfolgreich durchzuführen. Während des gesamten Projekts stehen wir im engen Austausch mit den anderen Gruppen der Forschungsgruppe, welche die Partikeldynamik auf den Längenskalen unserer Experimente berechnen, die Strukturbildung in vergleichbaren makroskopischen Proben magnetorheologischer Elastomere analysieren und makroskopische Materialeigenschaften messen sowie durch skalenüberbrückende Simulationen entsprechende Verknüpfungen aufklären und die strukturellen Eigenschaften mit dem makroskopischen Materialverhalten verbinden. Ebenso arbeiten wir im Austausch innerhalb der Forschungsgruppe daran, unsere Erkenntnisse für eine an die jeweilige Zielgruppe angepasste Weise im Rahmen von Öffentlichkeitsarbeit aufzubereiten.
DFG-Verfahren
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