TU Dresden: Forschungsbericht 2006 - im ...

� Universität Saarbrücken (Prof. Dr. R. Hempelmann,
Prof. Dr. H. Janocha, Dr. V. Mekhonoshin)
� Universität Tübingen (Prof. Dr. M. Liu)
� Universität Ulm (Prof. Dr. K. Landfester)
DFG-SCHWERPUNKTPROGRAMME 3.5.
Wissenschaftliche Zielstellung:
Ferrofluide sind kolloidale magnetische Flüssigkeiten, d.h. Suspensionen nanoskaliger magnetischer
Teilchen in geeigneten Trägerflüssigkeiten. Ihre Besonderheit besteht darin, dass
sie normales flüssiges Verhalten mit superparamagnetischen Eigenschaften verbinden. Das
bedeutet, dass man mit relativ schwachen
Magnetfeldern eine starke Magnetisierung
der Flüssigkeit erzielen und dementsprechend
starke magnetische Kräfte auf das
Fluid ausüben kann (Bild 1). Die Ursache
hierfür ist darin zu sehen, dass die Teilchen
– die zum Schutz gegen ein Verklumpen mit
langkettigen Molekülen beschichtet sind
(Bild 2) – aufgrund ihrer geringen Größe
magnetische Eindomänenteilchen dar. Das
heißt, dass jedes der Teilchen als kleiner
Permanentmagnet in der Trägerflüssigkeit
betrachtet werden kann, der seinerseits
mit von außen angelegten Magnetfeldern
wechselwirken kann.
Da die Suspensionen aufgrund der geringen Größe der Teilchen langzeitig stabil gegenüber
der Sedimentation im Schwerefeld sind, bieten diese magnetischen Kräfte die
Möglichkeit zu einer effektiven Kontrolle der Eigenschaften und Strömungen magnetischer
Flüssigkeiten durch Magnetfelder. Eine derartige Kontrolle eröffnet ein weites Feld von
Forschungsmöglichkeiten von der Grundlagenforschung
über die anwendungsorientierte
Forschung bis hin zu konkreten
technischen Anwendungen. Auf dieser
Basis sind in den vergangenen Jahrzehnten
zahlreiche Anwendungen von Ferrofluiden
entwickelt worden, von denen einige – wie
z. B. die Kühlung von Lautsprechern über
magnetisch positionierbare Fluide – Eingang
ins Alltagsleben gefunden und eine
entsprechende wirtschaftliche Bedeutung
erlangt haben. Bei diesen Anwendungen,
die in der Vergangenheit entwickelt wurden,
ist die Beschränkung auf die magnetische
Positionierung der Flüssigkeiten eine
gemeinsame Einschränkung in der Nutzung
der durch die magnetische Kontrolle
Bild 1: Ein Ferrofluid bildet unter der Einwirkung
einer magnetischen Kraft eine charakteristische
Stachelstruktur.
Bild 2: Schematische Darstellung der in einem
Ferrofluid suspendierten Partikel
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