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Ferrofluidigel, ZARM Bremen

 

Magnetische Flüssigkeiten - üblicherweise als Ferrofluide bezeichnet - sind Suspensionen feinster magnetischer Partikel mit einem Durchmesser von ca. 10nm in geeigneten Trägerflüssigkeiten. Die Teilchen sind magnetische Eindomänenteilchen und können daher als thermisch bewegte magnetische Dipole in der Flüssigkeit betrachtet werden. Die Besonderheit dieser Ferrofluide liegt in der Verbindung normalen flüssigen Verhaltens mit superparamagnetischen Eigenschaften. Dies erlaubt den Einsatz magnetischer Kräfte zur Kontrolle der Eigenschaften und der Strömungen der Flüssigkeiten und bietet die Grundlage zahlreicher technischer Anwendungen.

 


Magnetische Flüssigkeiten sind stabile, kollidiale Dispersionen aus magnetisierbaren Teilchen und einer Trägerflüssigkeit. Die Magnetteilchen werden dazu bei der Herstellung durch grenzflächenaktive Stoffe (Tenside) derart modifiziert, dass sie eine ähnliche Struktur aufweisen, wie ihre Trägerflüssigkeit, dabei haben die Teilchen einen Mindestabstand von 5 nm (doppelte Tensidschichtdicke). Das ist neben der Größe der Teilchen (bis etwa 20 nm) die Grundvoraussetzung, um ein Entmischen zu verhindern. Studien belegen, dass eine Magnetisierung der Kerne strukturbedingt nur ab einer Teilchengröße von 2 nm möglich ist. Als Material für die Magnetteilchen wird am häufigsten Magnetit (Fe3O4) eingesetzt, aber es sind auch Kobalt- und Nickelverbindungen anzutreffen. Die seit jüngster Zeit untersuchten Metallkerne (Fe, Co, FeCo) sind recht vielversprechend. Bei der Trägerflüssigkeit handelt es sich meist um Kohlenwasserstoffe (Oktan, Petroleum u.ä.) und ihre Verbindungen (z.B. Fluorkohlenwasserstoffe) oder Wasser. Aufgrund der geringen Größe der Magnetteilchen (d<20 nm) kommt es zu keiner Ausbildung WEISSscher Bezirke und damit auch zu keiner Hysteresis. Daher nennt man diese Art des Magnetismus auch Superparamagnetismus. Ein permeabler Stoff, wie das Magnetofluid, erfährt aufgrund eines magnetischen Feldes eine Kraftwirkung an seiner Oberfläche. Ein als Kugel angenährter Tropfen erfährt eine Kraft, welche mittels der erregenden Feldstärke dafür sorgt, dass die Flüssigkeit an eine bestimmte Stelle gelangt und dort haften bleibt. Eine Vorhersage der Kraft ist zur Zeit nur in bestimmten Sonderfällen annähernd möglich. Das liegt vor allem daran, dass durch ein in ein erregendes Magnetfeld eingebrachte Magnetofluid eine Feldverzerrung auftritt, und zwar dort, wo die Kraftwirkung selbst stattfindet. Meist bedingt diese Kraft eine Lage- und Formveränderung des Fluids und eine damit verbundene weitere Veränderung des Feldes. Ab einer bestimmten Feldstärke treten dann sogenannte Oberflächeninstabilitäten (Spikes) auf, die zwar optisch sehr beeindruckend, aber oft unerwünscht sind.

 

Aussteller

ZARM Technik GmbH


Adresse und Ansprechpartner

Am Fallturm
28359 Bremen

Dr.-Ing. S. Odenbach
Tel.:0421/2184785


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