Prozessgesteuerte Herstellung strukturierter magnetischer Elastomerproben, röntgentomografische Strukturaufklärung und makroskopische Magnetorheologie
Diplomandin
Lea Klatt, B.Sc.
Teilprojektbeschreibung
Magnetische Hybridmaterialien bieten ein immenses Potenzial für technische Anwendungen, in denen Materialeigenschaften durch äußere Stimuli kontrolliert werden müssen. Um entsprechende Materialien maßgeschneidert herstellen zu können, müssen die Ursachen für die magnetisch induzierten Änderungen in den Eigenschaften der Materialien im Detail verstanden werden. Maßgeblich dafür sind die Eigenschaften der partikulären Mikrostrukturen in den Materialien sowie magnetisch bedingte Änderungen dieser Mikrostrukturen, das heißt der räumlichen Anordnung und Ausrichtung der magnetischen Partikel.
Wir wollen die Mikrostrukturen magnetischer Elastomere mittels röntgenmikrotomografischer Untersuchungen dreidimensional erfassen und mit Verfahren der digitalen Bildverarbeitung auswerten. Die gewonnenen Informationen über die Mikrostrukturen und ihre Veränderungen im Magnetfeld werden mit Ergebnissen aus magnetorheologischen Untersuchungen an makroskopischen Proben korreliert. Gleichzeitig dienen die mikrostrukturellen Daten als Eingangsinformation sowie als Benchmark für die theoretisch arbeitenden Gruppen der Forschungsgruppe. Die vorliegende Untersuchung widmet sich der zeitaufgelösten Beobachtung des Strukturbildungsprozesses anisotroper magnetischer Elastomere, wobei der Fokus insbesondere auf Materialien liegt, die im Magnetfeld polymerisiert wurden.
Es werden zwei komplementäre Verfahren eingesetzt: Untersuchungen von gestoppten Strukturentwicklungsprozessen zu unterschiedlichen Zeitpunkten des Polymerisationsprozesses und statistische Auswertungen. Außerdem gibt es zeitaufgelöste Untersuchungen mittels eines neu entwickelten röntgentomografischen Verfahrens der Einzel-Partikel-Verfolgung, das die Bewegung der Partikel während des Polymerisationsprozesses nachverfolgt.
Das Teilprojekt befasst sich außerdem in Kooperation mit der Arbeitsgruppe aus der Didaktik mit der Übertragung der Forschungsthematik in den Schulbetrieb, um das Interesse von Schüler*innen an MINT-Themen zu wecken. Dafür werden unter anderem Telepräsenzroboter eingesetzt, um Schulklassen auf Distanz Laborbesuche zu ermöglichen. Es wird untersucht, wie die Wirkung der wahrgenommenen Authentizität auf das Interesse und der Wissenserwerb durch die Art der Laborbesuche erklärt werden können.
