Experimente und Computersimulationen zur Anisotropie des magnetoviskosen Effekts in Ferrofluiden

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Odenbach
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 167515451

Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, die Anisotropie des magnetoviskosen Effekts in Ferrofluiden mit Hilfe von Experimenten in einem Flachkanalviskosimeter im Detail zu untersuchen. Dafür wurden in der bisherigen Projektphase sowohl geeignete Ferrofluide ausgewählt und charakterisiert als auch ein Flachkanalviskosimeter gebaut, das Messungen aller drei Viskositätskoeffizienten, d.h. eine Ausrichtung des Magnetfelds parallel zur Strömungs-, parallel zur Schergradienten- oder parallel zur neutralen Richtung, ohne störende Einflüsse von Rosensweig-Instabilitäten erlaubt. Eine spezielle Spulen¬anordnung ermöglicht ein besonders starkes homogenes Magnetfeld, so dass sowohl an stark wechselwirkenden Kobalt-Ferrofluiden als auch an schwach wechselwirkenden Magnetit-Ferrofluiden Parameterstudien der Effekte durchgeführt werden konnten.Die bisherigen Experimente mit dieser Anordnung haben deutliche Unterschiede zwischen schwach und stark wechselwirkenden Ferrofluiden erbracht und eine Reihe von Phänomenen hinsichtlich der Veränderung der Viskositätskoeffizienten und ihrer Verhältnisse unter Einfluss magnetischer Felder und mechanischer Lasten gezeigt, die über die Strukturbildung der magnetischen Partikel erklärt werden können. Zudem wurde ein Versuchsstand aufgebaut, in dem Partikel für maßgeschneiderte mono- und bidisperse Ferrofluide in einem Ultraschall-Pyrolyse Verfahren hergestellt werden können, die in der letzten Projektphase zum Einsatz kommen sollen. Für die abschließende Projektphase sollen durch gezielte Experimente mit unterschiedlich zusammengesetzten Ferrofluiden die Hypothesen bezüglich der mikroskopischen Ursachen der beobachteten magnetoviskosen Effekte überprüft und auf die Mikrostruktur des Ferrofluids zurückgeführt werden. Dazu werden Ferrofluide mit unterschiedlich großen Partikeln und damit unterschiedlich großer interpartikulärer Wechselwirkung, bidisperse Fluide mit großen und kleinen Fluiden und Modellfluide mit stäbchenförmigen magnetischen Partikeln zum Einsatz kommen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen