Ch. Holm: Eigenschaften von magnetischen Hybridmaterialien - ein mikroskopischer Simualtionszugang
Beschreibung
Wir planen in diesem Projekt, die Mikrostruktur, das magnetische Verhalten sowie die mechanischen und viskoelastischen Eigenschaften von dreidimensionalen magnetischen Gelen zu untersuchen. Dies soll auf der Basis mikroskopischer Teilchenmodelle geschehen, wobei die Netzwerkstruktur des Gels entweder als verbundene Kugel-Feder-Ketten oder mit impliziten Potentialen realisiert wird. Schwerpunktmäßig werden Modelle untersucht, in denen die Knoten des Netzwerkes aus magnetischen (dipolaren) sphärischen oder ellipsoidalen Teilchen bestehen. Der Fokus der Untersuchungen wird auf der feldgesteuerten Änderungen der Mikrostruktur der Gele, und damit zusammenhängenden Änderungen der elastischen, magnetischen und viskoelastischen Eigenschaften liegen. In dieser Förderperiode sollen zusätzlich auch dynamische Eigenschaften des Netwerkes wie die AC-Feldantwort untersucht werden.
Zukünftig möchten wir zudem die Transporteigenschaften eingebetteter, beweglicher magnetischer Teilchen verschiedener Form unter Berücksichtigung der hydrodynamischen Wechselwirkungen untersuchen, insbesondere ihre Änderung unter dem Einfluss magnetischer Felder. Hierbei liegt das Hauptaugenmerk auf der Änderung der Mobilität in Gradientenfeldern, das zu magnetophoretischem Verhalten führt.
Momentaufnahme eines Gels, in dem magnetische Teilchen (rot) als Quervernetzer eingesetzt sind. Sechs Polymerketten sind mit jedem Teilchen verbunden, und das Netzwerk hat die Topology eines Einfach-kubischen Netzwerkes.
Projektleiter
Prof. Dr. Christian Holm, ICP, Universität Stuttgart
Projektmitarbeiter
Rudolf Weeber, ICP, Universität Stuttgart
Patrick Kreisel, ICP, Universität Stuttgart
Förderzeitraum
2013 -
Publikationen
[1] Z. Wang, Z.; C. Holm, H.W. Müller, Molecular dynamics study on the equilibrium magnetization properties and structure of ferrofluids, Phys. Rev. E 66, 021405, (2002).
[2] J.J. Cerda, P.A. Sanchez, C. Holm, T. Sintes, Phase diagram for a single flexible Stockmayer polymer at zero field, Soft Matter 9, 7185-7195 (2013).
[3] M. Klinkigt, R. Weeber, S.S. Kantorovich, C. Holm, Cluster formation in systems of shifted-dipole particles, Soft Matter 9, 3535-3546, (2013).
[4] R. Weeber, S.S. Kantorovich, C. Holm, Deformation mechanisms in 2D magnetic gels studied by computer simulations, Soft Matter 8, 9923-9932 (2012).
Kontakt
Institute for Computational Physics
Universität Stuttgart
Allmandring 3
70569 Stuttgart