Th.Wallmersperger: Modellierung und Finite-Elemente-Simulation des chemo-magneto-mechanischen Verhaltens von magnetischen Polymergelen
Beschreibung
Ziel des Projektes ist es, durch Modellierung und Simulation des (chemo-)magneto-mechanischen Verhaltens von Polymergelen, die Vorgänge innerhalb des Materials besser verstehen zu können sowie die Beschreibung von Aktoren für einen möglichen Einsatz in der Medizintechnik oder in der Mikroelektronik, etc. zu ermöglichen. Hierbei ist insbesondere die Interaktion der magnetischen Partikel mit einem von außen angelegten magnetischen Feld, der Einfluss der magnetischen Partikel auf das magnetische Feld im Hydrogel sowie die Interaktion der Partikel mit dem Polymernetzwerk und daraus resultierend die mechanische Deformation des Gels zu untersuchen. Zusammenfassend lassen sich die in Abhängigkeit vom angelegten Magnetfeld resultierenden Deformationen des Gels, beziehungsweise die erreichbaren Stellkräfte z.B. eines Hydrogelaktors bestimmen.
Im Rahmen des Projektes erfolgt eine Modellierung des magneto-mechanischen Verhaltens mittels der Methode der Finiten Elemente.
Es erfolgt eine Überprüfung und Weiterentwicklung der entwickelten Formulierung an Hand grundlegender magneto-mechanischer Testfälle für magnetosensitive Materialien im Allgemeinen und für magnetische Polymergele im Speziellen.
Durch eine Übertragung der Materialparameter von der Mikroskala können mittels Homogenisierung lokale Eigenschaften auf die Makroskala gebracht werden
Zusammenfassend lassen sich Erkenntnisse von der Mikroskala auf die Makroskala bringen und es kann die Qualität der entwickelten Formulierung stetig verbessert werden. Somit lassen sich mittels den (numerischen) Finite-Elemente-Untersuchungen viel versprechende Erkenntnisse hin zu einer Optimierung der Hydrogelaktoren für mögliche Anwendungen gewinnen.
a) Ferrogel bestehend aus Polymernetzwerk, magnetischen Partikeln und flüssiger Phase; b) Darstellung der einzelnen Volumenanteile (Polymernetzwerk, magnetische Partikel und Lösungsmittel) innerhalb eines Volumenelements; c) verschmierte Darstellung
Projektleiter
Prof. Dr.-Ing. Thomas Wallmersperger, TU Dresden
Projektmitarbeiter
N.N.
Förderzeitraum
2013 -
Publikationen
[1] Brummund, J.; Attaran, A.; Wallmersperger, T. (2015) „Development of a continuum model for ferrogels“ Physical Review E
Kontakt
Technische Universität Dresden
Institut für Festkörpermechanik
01062 Dresden
Internet
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