Magnetische Flüssigkeiten bauen Brücken



Magnetische Flüssigkeiten sind Flüssigkeiten, die von einer Magnetkraft angezogen und deren Eigenschaften mittels moderater Magnetfelder beeinflusst werden können. Sie bestehen aus magnetischen Mikro- oder Nanoteilchen die in einer Trägerflüssigkeit fein verteilt sind.Bringt man ein Magnetfeld in die Nähe dieser Flüssigkeiten, ändern sich einige ihrer Eigenschaften. So lassen sich die Fließeigenschaften derart beeinflussen, dass sie "fest wie Stein" werden. Aber auch die Schallausbreitung innerhalb der Flüssigkeiten kann mit Magnetfeldern verändert werden.

Dabei hängt die Wirkung des Magnetfeldes auf die Flüssigkeit maßgeblich von der Größe der gelösten Partikel ab. Diese entscheidet darüber wie stark die einzelnen Partikel miteinander in Wechselwirkung treten. Bei einer starken Wechselwirkung bilden sich Kettenstrukturen innerhalb der Flüssigkeit. Dadurch versteift beispielsweise die Flüssigkeit. Diese Ketten sind nicht wahllos in der Flüssigkeit verteilt sondern richten sich parallel zum Magnetfeld aus. Damit ist klar, dass die Eigenschaften der Flüssigkeiten richtungsabhängig und per Knopfdruck verändert werden können. Eine sehr nahe liegende Anwendung solcher Flüssigkeiten - für variable Dämpfersysteme im KfZ-Bereich - wird bereits bei manchen Modellen eingesetzt.

Bei dieser 16. DLR-Parabelflugkampagne untersuchen die Wissenschaftler, ob und wie stark sich die thermischen Eigenschaften der Flüssigkeiten durch die Kettenstrukturen ändern. Vorstellbar ist, dass diese Ketten als Wärmebrücken fungieren und somit die Wärmeleitfähigkeit in die eine Richtung verbessern und in die andere verschlechtern. Weil die Forscher aber nur die reine Wärmeleitung interessiert, muss ein Wärmetransport durch Konvektion vermieden werden. Da Konvektion ein Prozess ist, der nur unter Schwerkrafteinfluss angetrieben wird, stellen die Parabelflugexperimente eine ideale Möglichkeit dar, Konvektion zu unterbinden und die reine Wärmeleitung zu untersuchen.

Von Interesse ist diese Thematik als Grundlagenforschung, aber beispielsweise auch im Lautsprecherbau, wo ebenfalls magnetische Flüssigkeiten teilweise als Kühlmittel für die Spule eingesetzt werden. Dabei wird die Flüssigkeit in den Ringraum zwischen Spule und Dauermagnet eingespritzt und permanent mittels der Magnetkraft dort festgehalten. Diese speziellen Flüssigkeiten ändern ihre Fließeigenschaften kaum im Magnetfeld. Die Frage ist jedoch, wie gut oder schlecht sich die Wärmeleitfähigkeit dieser Flüssigkeiten verändert, wenn sie in das Magnetfeld geraten.


Kontakt
Prof. Stefan Odenbach
Technische Universität Dresden

Professur für Magnetofluiddynamik, Mess- und Automatisierungstechnik

Tel: +49 351 463-32062

E-Mail: stefan.odenbach@tu-dresden.de
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