Münster 1999 – wissenschaftliches Programm

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LTMS: Lehrertag Münster

LTMS 1: Interaktion zwischen Flüssigkeiten und festen Nanostrukturen

LTMS 1.3: Hauptvortrag

Freitag, 26. März 1999, 11:30–12:30, Gg

Wenn es flüssige Magnete gäbe … — •Reinhard Richter, B Reimann, A Rothert, A Tiefenau und I Rehberg — Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Postfach 4120, 39016 Magdeburg

…seit Anfang der sechziger Jahre gibt es sie tatsächlich. Es sind metallisch schwarz schimmernde Flüssigkeiten die zwar nicht ferromagnetisch, jedoch sehr stark paramagnetisch (super-paramagnetisch) sind. Diese sog. Ferrofluide wurden für technische Anwendungen wie (Vakuum)Drehdurchführungen, magnetische Pumpen oder regelbare Stossdämpfer entwickelt und werden heute meist chemisch hergestellt. Sie bestehen aus magnetischen Partikeln mit Durchmessern im Bereich von 10 nm die in einer Trägerflüssigkeit, wie Vakuumöl oder Wasser suspendiert sind.

Schon geringe Mengen Ferrofluid ermöglichen einfache, aufschlussreiche Versuche zur Hydrodynamik, Dynamik und Musterbildung. Die auftretenden Effeckte sind eindrucksvoll, weil die Ferrofluide durch Wechselwirkung mit magnetischen Feldern auf den ersten Blick ein konterintuitives Verhalten zeigen: So fließt das schwarze Fluid bergauf, wenn der Gradient des magnetischen Feldes in diese Richtung zeigt. Ein mit Ferrofluid benetzter Magnet schwebt, bzw. gleitet nahezu reibungsfrei auf dem umhüllenden Flüssigkeitsfilm (inverse Schnecke). Auch der umgekehrte Fall tritt auf: Nichtmagnetische Körper die in Ferrofluid schweben erfahren neben dem archimedischen Auftrieb eine magnetfeldabhängige Auftriebskraft. Dieser Effeckt wird zur Schwimm-Sink Sortierung von Problemabfällen wie Elektronikschrott eingesetzt. Mit am überaschendsten ist die Rosensweig-Instabilität: Die Flüssigkeitsoberfläche bildet oberhalb einer kritischen Magnetfeldstärke flüssige Stacheln aus. Diese zeigen periodische und chaotische Dynamik bei periodisch moduliertem Magnetfeld. Bei aperiodischer Anregung (Musik!) kann man Sie zum tanzen bringen.