Multifunktionale Elastomere auf Basis magnetischer Füllstoffe: Untersuchungen zu Schalteffekten und Energy harvesting
Creators: name: Šimić, Dino
Publisher: name: Hannover : Institutionelles Repositorium der Leibniz Universität Hannover
Year: 2024
Subjects: subject: Magnetorheological elastomers
subject: hard magnetic
subject: soft magnetic
subject: short fibers
subject: Magnetorheologische Elastomere
subject: Energy Harvesting
subject: weichmagnetisch
subject: hartmagnetisch
subject: Kurzfasern
subject: Dewey Decimal Classification::500 | Naturwissenschaften

description: Magnetorheologische Elastomere (MRE) sind eine in letzter Zeit häufig untersuchte Materialklasse. Gummimatrizen ermöglichen die Verwendung einer Vielzahl von magnetischen Füllstofftypen und damit eine große Anzahl möglicher Anwendungen. Weichmagnetische Füllstofftypen werden eingehend untersucht. Insbesondere werden die am häufigsten verwendeten Carbonyleisenpulver (CIP)-Typen miteinander verglichen. Weitere weichmagnetische Füllstoffe abseits von Eisen werden als Füllstoffmaterial mit dem Ziel untersucht, den magnetorheologischen (MR) Effekt zu erhöhen. Die Schaltbarkeit von hartmagnetisch gefüllten Elastomeren wird ebenfalls untersucht und es wird gezeigt, dass diese qualitativ unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, wie z.B. die Fähigkeit zum bidirektionalen Schalten mit möglicher Erweichung der Matrix. Die Dynamik von weich- und hartmagnetischen Partikeln in der Polymerschmelze während der Vulkanisation wird untersucht und zeigt im Vergleich ein qualitativ unterschiedliches Flokkulationsverhalten. Die Energie harvesting-Fähigkeit von MRE wird untersucht und erweist sich für eine Vielzahl von Materialien und Füllstofftypen als realisierbar. Die Möglichkeit einer kombinierten Anwendung von Energiegewinnung und MR-Effekt wird diskutiert. Es wird gezeigt, dass die Integration von textilen Strukturen in MRE und ihr Einfluss auf den MR-Effekt gering sind, was die Integration weiterer intelligenter Materialsysteme wie Formgedächtnislegierungen ermöglicht.
description: MRE (magnetorheological elastomers) are a recently frequently studied material class. Rubber matrices enable the use of a varity of magnetic filler types and therefore a large number of possible applications. Within this work, soft magnetic filler types are studied in detail, particularly the most commonly used CIP (Carbonyl iron powder) types are compared to each other. Soft-magnetic fillers besides Iron are considered as an alternative filler material and investigated with the goal to increase the MR-effect (magnetorheological effect). The switchability of hard-magnetically filled elastomers is investigated and shown to have qualitatively different properties such as bidirectional switching which includes softening effects. The motion of soft- and hard-magnetic particles in the polymer melt is studied and shown to exhibit qualitativly incompareable flocculation behaviour. The energy harvesting ability of MRE are investigated and shown to be viable for a large varity of materials and fillers. The possibilty of a combined energy harvesting and MR-effect application is discussed. Lastly the integration of textile structures in MRE and their influence on the MR-effect is shown to be low, which enables the integration of different smart material approaches such as shape memory alloys.