Experimental studies and computational simulations of the anisotropy of the magnetoviscous effect in ferrofluids
Final Report Abstract
Ziel dieses Forschungsvorhabens war es, die Anisotropie des magnetoviskosen Effekts in Ferrofluiden mit Hilfe von Experimenten in einem Flachkanalviskosimeter im Detail zu untersuchen. Dafür wurden geeignete Ferrofluide ausgewählt und charakterisiert und ein Flachkanalviskosimeter gebaut, das Messungen aller drei Viskositätskoeffizienten, d.h. eine Ausrichtung des Magnetfelds parallel zur Strömungs-, parallel zur Schergradienten- oder parallel zur neutralen Richtung, ohne störende Einflüsse von Rosensweig-Instabilitäten erlaubt. Eine spezielle Spulenanordnung ermöglicht ein besonders starkes homogenes Magnetfeld, so dass sowohl an stark wechselwirkenden Kobalt- Ferrofluiden als auch an schwach wechselwirkenden Magnetit-Ferrofluiden Parameterstudien der Effekte durchgeführt werden konnten. Die Experimente mit dieser Anordnung haben deutliche Unterschiede zwischen schwach und stark wechselwirkenden Ferrofluiden erbracht und eine Reihe von Phänomenen hinsichtlich der Veränderung der Viskositätskoeffizienten und ihrer Verhältnisse unter Einfluss magnetischer Felder und mechanischer Lasten gezeigt, die über die Strukturbildung der magnetischen Partikel erklärt werden können. Es konnte festgestellt werden, dass die Viskositätsänderung bei einer Ausrichtung des Feldes senkrecht zur Strömungsrichtung und senkrecht zur Vortiziät der Strömung für beide Arten von Ferrofluiden am stärksten und ca. eine Größenordnung größer als bei einer Ausrichtung parallel zur Voritizität oder parallel zur Strömungsrichtung ausfällt.
Publications
- (2015).“Anisotropy of the magnetoviscous effect in a cobalt ferrofluid with strong interparticle interaction,” J. Magn. Magn. Mater., 396, 85–90
J. M. Linke and S. Odenbach
(See online at https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2015.08.029) - (2015).“Anisotropy of the magnetoviscous effect in a ferrofluid with weakly interacting magnetite nanoparticles,” J. Phys. Condens. Matter, 27, 176001
J. M. Linke and S. Odenbach
(See online at https://doi.org/10.1088/0953-8984/27/17/176001)
