Ferrofluidbasierte apedale Lokomotionssysteme - Modellbildung, Dynamiksimulation und Prototypenentwurf
Final Report Abstract
Im Projekt „Ferrofluidbasierte apedale Lokomotionssysteme - Modellbildung, Dynamiksimulation und Prototypenentwurf“ wurden apedale Fortbewegungsprinzipien, unter Einsatz von magneto-sensitiven Materialien (Ferrofluide, Ferroelastomere) in technischen Systemen, basierend auf modellgestützt-theoretischen und experimentellpraktischen Untersuchungen, umgesetzt. Die theoretischen Arbeiten im Förderzeitraum lieferten den Beweis, dass ein magnetfeldinduzierter Stofftransport von Ferrofluiden selbst bzw. von anderen Fluiden mittels Ferrofluiden möglich ist. Mit zahlreichen Prototypen wurde die prinzipielle Machbarkeit apedaler Lokomotionssysteme für den 1D- und 2D-Bereich unter Einsatz von Ferrofluiden/Ferroelastomeren in gesteuerten Magnetfeldern nachgewiesen. Dazu wurde eine stabile Technologiestrecke für Ferroelastomere (definierter E-Modul über Mischungsverhältnis Silikon-Eisenpartikel, Vulkanisierzeit und –temperatur) entwickelt. Auf den im Rahmen der Projektforschungen entwickelten künstlichen Ferroelastomer-„Wurm“ beziehen sich mittlerweile zahlreiche Autoren im In- und Ausland. Die Projektpartnerin Frau Prof. V.A. Naletova, deren Arbeiten vom Russischen Fond für fundamentale Wissenschaften (RFFI) gefördert wurden, stellte im russischen Fernsehen dieses sehr anschauliche Forschungsobjekt vor. Der Antragsteller publizierte darüber in „forschung – Das Magazin der Deutschen Forschungsgemeinschaft“. Das geförderte Projekt hat sich als insgesamt außerordentlich tragfähig für weitere Grundlagenforschungsarbeit gezeigt. Zudem werden die Arbeiten zur Thematik in erweiterter Form fortgesetzt: zu den Lokomotionssystemen kommen Forschungen zu Manipulationssysteme im Rahmen des neuen DFG-Schwerpunktprogrammes SPP 1681 hinzu.
Publications
- Ferrofluid-based Flow Manipulation and Locomotion Systems. Journal of Intelligent Material Systems and Structures, Vol. 21, 2010, No.15, pp. 1559-1562
Zimmermann, K.; Zeidis, I.; Böhm, V.; Greiser, S.; Popp, J.
- Analytical solution of a peristaltic material transport of a magnetizable fluid. In: Electrotheological fluids and magneto-rheological suspensions/Int. Conf. on Electro- Rheological Fluids and Magneto-Rheological Suspensions, August, 16-20, 2010, Philadelphia, USA - Singapore [u.a.]: World Scientific (2011), S. 492-498
Popp, J.; Böhm, V.; Naletova, V.A.; Zeidis, I.; Zimmermann, K.
- Motion of a Ferrofluid in a Periodic Magnetic Field due to Surface Deformation. PAMM, Proceedings Applied Mathematics and Mechanics, 11, 665–666 (2011)
Popp, J.; Zimmermann, K.; Zeidis, I.; Böhm, V.; Gärtner, R.
(See online at https://dx.doi.org/10.1002/pamm.201110322) - Behavior of a free surface of a magnetic fluid containing a magnetizable cylinder. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 324, 2012, pp. 1253-1257
Naletova, V. A.; Turkov, V.A.; Pelevina, D.A.; Rozin, A.V.; Zimmermann, K.; Popp, J.; Zeidis, I.
(See online at https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2011.11.029) - Model of a Thin Rod with Viscoelastic Magnetizable Material in the Alternating Magnetic Field. Solid State Phenomena Vol. 190, 2012, pp 629-632
Zimmermann, K.; Zeidis, I.; Naletova, V.A.; Kalmykov, S.A.; Turkov, V.A.
(See online at https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.190.629) - Enhanced Deformation of Magnetizable Fluids for Efficiency Increase of Ferrofluid based Locomotion Systems. 13th International Conference on Magnetic Fluids, January 7-11, 2013, New Delhi, India
Naletova, V.A.; Turkov, V.A.; Pelevina, D.A.; Rozin, A.V.; Böhm, V.; Popp, J.; Zeidis, I.; Zimmermann, K.
