imported>Olaf Studt: /* Einleitung / ohne sich* zu verfestigen, siehe Ferrofluid #Vergleich mit magnetorheologischen Flüssigkeiten

2025-09-07T23:01:04Z

Einleitung: ohne *sich* zu verfestigen, siehe Ferrofluid #Vergleich mit magnetorheologischen Flüssigkeiten

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[[Bild:Ferrofluid.jpg|mini|Ein Ferrofluid (im Glas), das auf einen Magneten reagiert.]]
[[Bild:Ferrofluid-1.JPG|mini|"Igelförmige" Struktur eines Ferrofluids im Magnetfeld.]]
[[Bild:Ferrofluid in magnetic field.jpg|mini|Nahaufnahme einer Struktur.]]

'''Ferrofluide''' sind [[Flüssigkeit]]en, die auf [[Magnetismus|magnetische Felder]] reagieren, ohne sich zu verfestigen. Sie bestehen aus wenige [[Nanometer]] großen magnetischen Partikeln, die in einer Trägerflüssigkeit [[kolloid]]al [[Suspension (Chemie)|suspendiert]] sind. Die Partikel werden in der Regel mit einer [[polymer]]en Oberflächenbeschichtung stabilisiert.

Echte Ferrofluide sind stabile [[Dispersion (Chemie)|Dispersionen]], was bedeutet, dass sich die festen Teilchen nicht mit der Zeit absetzen und selbst in extrem starken Magnetfeldern nicht aneinander anlagern oder sich von der Flüssigkeit als andere [[Phase (Materie)|Phase]] abscheiden.

Ferrofluide sind [[Superparamagnetismus|superparamagnetisch]] und besitzen eine sehr geringe [[Hysterese]].

== Bestandteile ==
Die Teilchen bestehen normalerweise aus [[Eisen]], [[Magnetit]] oder [[Cobalt]] und sind kleiner als eine [[magnetische Domäne]], typischerweise 5–10 nm (Nanometer) im Durchmesser. Die umgebende Flüssigkeit ist normalerweise [[Öle|Öl]] oder [[Wasser]], seltener [[Wachs]]. [[Tenside]] werden zugesetzt, um die Suspension stabiler zu machen, indem sich die in [[Mizelle]]n gebundenen Teilchen aufgrund [[Sterische Hinderung|sterischer Wechselwirkungen]] gegenseitig abstoßen.

== Verhalten im Magnetfeld ==
In einem Magnetfeld werden die magnetischen Momente der Teilchen des '''Magnetofluides''' tendenziell in dessen Richtung ausgelenkt und erlangen hierdurch eine makroskopische [[Magnetisierung]]. Jedoch überwiegt die zufällige Bewegung der Partikel immer noch die Kraft, die sie zusammenzieht; sie bilden keine Ketten, ihre Viskosität ändert sich fast nicht, aber sie neigen dazu, in hochmagnetischen Feldern zu bleiben.

Ferrofluide bilden in Magnetfeldern teilweise sehr interessante [[3D|dreidimensionale]] Formen und bei einer Begrenzung auf eine dünne Schicht (z. B. zwischen zwei Glasplatten) Streifenmuster. Dies wird hervorgerufen durch die sich ausrichtenden und abstoßenden Magnetfelder der einzelnen Teilchen, wobei die Kraft der [[Oberflächenspannung]] der Flüssigkeit sie jedoch zusammenhält (Stachel- oder Rosensweig-Instabilität, entdeckt 1966 von [[Ronald E. Rosensweig]]).

In einem Magnetfeld können Ferrofluide [[Doppelbrechung]] zeigen ([[Magnetooptik#Magnetooptische Effekte|Cotton-Mouton-Effekt]]).

=== Vergleich mit magnetorheologischen Flüssigkeiten ===
Im Gegensatz zu Ferrofluiden ''verfestigen'' sich [[magnetorheologische Flüssigkeit]]en (MRF) in einem Magnetfeld. Sie bestehen aus einer Suspension von magnetischen Teilchen, die 10 Nanometer bis einige [[Meter#Mikrometer|Mikrometer]] messen und damit ein bis drei Größenordnungen größer sind als die der Ferrofluide. Die relativ großen Teilchen der MRF bilden im Magnetfeld Ketten, die die [[Viskosität]] („Zähigkeit“) der MRF erhöhen. Das verfestigt die MRF, solange keine Druckkraft einwirkt, die groß genug ist, die Ketten zu brechen.

== Anwendungen ==
=== Industrie ===
''Ferrofluide'' werden in [[Schallwandler|Lautsprechern]] verwendet, um die Wärme zwischen der [[Schwingspule]] und der Magnetanordnung abzuleiten und um die Bewegungen der Membran passiv zu [[Dämpfung|dämpfen]]. Sie sitzen da, wo sonst der Luftspalt um die Schwingspule wäre, und werden dort durch das Feld des Permanentmagneten gehalten.

Auf ähnliche Weise werden sie verwendet, um flüssige (und daher verschleißfreie, [[reibung]]sarme) [[Dichtung (Technik)|Dichtung]]en um rotierende [[Welle (Mechanik)|Welle]]n durch Wandungen zu bilden. Diese Dichtungen verwendet man für Wellendurchführungen in Vakuumkammern oder Reinräumen, zum Beispiel in einer [[Festplattenlaufwerk|Festplatte]].

Zur [[Magnetohydrostatische Trennung|Dichtetrennung]] wird Ferrofluid auf Wasserbasis verwendet. Dabei wird mit einem Magnetfeldgradienten ein weiterer Druck erzeugt, mit dem man auch Körper hoher Dichte schwimmen lassen kann.

[[Panasonic Corporation|Matsushita Electric Industrial Co.]] produzierte einen [[Tintenstrahldrucker]], der ferrofluide Tinte verwendet (Druckleistung: 5 Seiten pro Minute).

=== Messtechnik ===
Für Ferrofluide gibt es zahlreiche [[Optik|optische]] Anwendungen aufgrund ihrer [[Lichtbrechung]]seigenschaften, d. h. jedes [[Nanoteilchen]], ein „Mini[[magnet]]“, reflektiert Licht. Zu diesen Anwendungen gehört die Messung der spezifischen [[Viskosität]] einer Flüssigkeit mit Hilfe eines [[Polarisationsmikroskop]]s.

=== Medizintechnik ===
In der [[Medizin]] versucht man, Ferrofluide zur [[Krebs (Medizin)|Krebs]]erkennung ([[Diagnostik]]) oder mit speziell modifizierten Oberflächen mit angelagerten Wirkstoffen zur Krebs[[therapie]] zu verwenden.
Sehr erfolgreich verliefen z. B. Tests mit oberflächenmodifizierten Ferrofluidnanopartikeln, die in Krebszellen eingeschleust wurden und diese dann bei Anlegen eines hochfrequenten Magnetfeldes erhitzten. Diese Wärme wird auf das Zelleninnere übertragen und die Zelle kann somit in ein künstliches Fieber versetzt werden. Damit kann das Tumorwachstum gestoppt und der Tumor unter günstigen Bedingungen auch vollständig entfernt werden. Das deutsche Unternehmen ''MagForce'' hat nach erfolgreichem Abschluss klinischer Studien im Jahre 2009 die Zulassung des Verfahrens für die Behandlung des [[Glioblastom]]s (Hirntumor) beantragt.

== Siehe auch ==
* [[Ferromagnetismus]]
* [[Magnetohydrodynamik]]
* [[Magnetorheologische Elastomere]]

== Literatur ==
* Elmars Blums, Andrej Cebers, Michail M. Majorov: ''Magnetic fluids''. De Gruyter, Berlin u. a. 1996, ISBN 3-11-014390-9.
* Christian Lang: ''Nanostab-Ferrofluide''. Dissertation, Universität des Saarlands, Saarbrücken 2006 ([http://scidok.sulb.uni-saarland.de/volltexte/2006/631/ Volltext]).
* Sebastian Lissek: ''Die allgemeine Theorie magnetischer Flüssigkeiten''. Dissertation, Universität Hannover 2001 ([http://edok01.tib.uni-hannover.de/edoks/e002/326222235.pdf Volltext als PDF]).
* Arnim Nethe, Thomas Scholz, und Hanns-Dietrich Stahlmann: ''Ferrofluidunterstützte Elektromotoren und Aktuatoren''. Köster, Berlin 2006, ISBN 978-3-89574-618-5.
* Stefan Odenbach (Hrsg.): ''Ferrofluids. Magnetically controllable fluids and their applications''. (= Lecture notes in physics; Bd. 594). Springer, Berlin u. a. 2002, ISBN 3-540-43978-1.
* Ronald E. Rosensweig: ''Ferrohydrodynamics''. Dover Publications, Mineola NY 1997, ISBN 0-486-67834-2.
* Klaus Stierstadt: ''Ferrofluide im Überblick''. SpringerSpektrum, Wiesbaden 2020, ISBN 978-3-658-32707-1, ISBN 978-3-658-32708-8 (E-Book).

== Weblinks ==
{{commons|Ferrofluids|Ferrofluide}}
* Universität Saarland: [http://www.uni-saarland.de/fak7/luecke/SFB/index.html Grenzflächenbestimmte Materialien: Transport-, Response- und Instabilitätsverhalten von Ferrofluiden]
* Arnim Nethe: [http://www.dr-nethe.de/forschung/ferrofluide/ Forschung Ferrofluide]

[[Kategorie:Physik der weichen Materie]]
[[Kategorie:Magnetwerkstoff]]
[[Kategorie:Strömungsmechanik]]

Ferrofluid - Versionsgeschichte

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