TY  - THES
T1  - Nanostab-Ferrofluide
A1  - Lang,Christian
Y1  - 2006/09/07
N2  - Seit der ersten Herstellung von Ferrofluiden Mitte der Sechziger Jahre wird auf experimenteller und theoretischer Ebene intensiv am Verständnis des Verhaltens der Ferrofluide gearbeitet. Der Untersuchung des wechselseitigen Einflusses der magnetischen und rheologischen Eigenschaften (Magnetoviskoser Effekt) der Ferrofluide gilt hierbei besonderes Interesse, stellt dieser Effekt doch die Grundlage für das einzigartige Verhalten der Ferrofluide dar.
Über diesen Zusammenhang wurde 1969 erstmals von R. E. Rosensweig berichtet: Wird ein Ferrofluid von einem konstanten Magnetfeld durchsetzt, so steigt dessen Viskosität mit zunehmender Feldstärke. Schert man ein feldfreies Ferrofluid, so ist die Bewegung der Partikel mit der Vortizität der Strömung verknüpft, diese führt zu einer Rotation der Partikel. Wird nun ein konstantes Magnetfeld überlagert, so findet abhängig vom Winkel zwischen Feld und der Vortizität der Strömung eine Konkurrenz der auf die Partikel wirkenden magnetischen und viskosen Drehmomente statt. Das Drehmoment, welches versucht die Partikel in Feldrichtung zu orientieren, verlangsamt die Rotation im Fluid und stellt makroskopisch eine Viskositätserhöhung dar. Eine erste theoretische Beschreibung wurde 1972 von Shliomis formuliert und berücksichtigt neben den magnetischen und mechanischen Drehmomenten auch die Brownschen Bewegung der magnetischen Partikel im Fluid.
Beschreiben die ersten Arbeiten Ferrofluide als Ensemble nicht wechselwirkender, monodisperser Partikel so zeigten Messungen an konzentrierten Fluiden die Notwendigkeit des Einbezugs von Polydispersität und der Wechselwirkungen zwischen den magnetischen Partikeln. Aufgrund der Polydispersität der Partikelgrößen finden sich in den Fluiden Partikel mit mehr als dem zweifachen des Durchschnittsvolumens. Trotz ihrer geringen Konzentration hat diese Fraktion entscheidenden Einfluss auf das magnetoviskose Verhalten des Fluides. Aufgrund der langen Reichweite und der starken Größenabhängigkeit der magnetisch dipolaren Wechselwirkung bilden diese Partikel dynamische, kettenförmige Agglomerate, welche auch ohne Anwesenheit eines externen Magnetfeldes vorliegen. Diese dynamischen Ketten mit großem Aspektverhältnis (Verhältnis Länge:Durchmesser) dominieren das magnetoviskose Verhalten der Fluide. Vergleichbar einem Paddel findet bei Rotation in einem angelegten Feld ein, gegenüber einer Kugel, stark erhöhter Kraftübertrag auf das Fluid statt. Der damit verbundene Magnetoviskose Effekt übertrifft denjenigen vergleichbarer sphärischer Partikel um 2-3 Größenordnungen. Diese enorme Steigerung ist jedoch beschränkt auf den Bereich sehr kleiner Scherraten, denn die Scherung der Flüssigkeit führt zu einem Zerbrechen der kettenförmigen Agglomerate.
Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Synthese stabiler magnetische Partikelketten mit feld- und scherratenunabhängigem Aspektverhältnis.  Damit kann mittels kleiner Magnetfelder (ca. 10mT) eine variable Viskositätsänderung von mehreren Größenordnungen induziert werden. Dieser Effekt ist dann auch im technologisch interessanten Bereich großer Scherraten erreichbar.
Erreicht wurde diese festen, stangenförmigen Partikel mittels einer Aerosolsynthese im Verlaufe derer elementares Eisen verdampft, und zu Nanopartikeln kondensiert wurde. Diese Partikel wurden im Aerosol zu stabilen Ketten versintert (Nanostäbe) und mit Hilfe einer Ölsäurehülle vor weiterer Agglomeration geschützt.
Ziel dieser Arbeit ist es, neben der Etablierung der Präparation, insbesondere die magnetischen und magnetoviskosen Eigenschaften solcher Nanostab-Ferrofluide zu erforschen.
KW  - Magnetische Flüssigkeit
KW  - Nanotechnologie
KW  - Nanopartikel
KW  - Nanostrukturiertes Material
KW  - Superparamagnetismus
KW  - Magnetische Anisotropie
CY  - Saarbrücken
PB  - Universitäts- und Landesbibliothek
AD  - Postfach 151141, 66041 Saarbrücken
UR  - http://scidok.sulb.uni-saarland.de/volltexte/2006/631
ER  -