US-Forscher des Lawrence Berkeley National Laboratory haben mit modifizierten 3D-Druckern flüssige Dauermagneten hergestellt. Diese eröffnen neue Einsatzbereiche in der Medizin und der Robotik. Wir haben uns die Forschungsarbeit angesehen.
Wissenschaftler aus dem Lawrence Berkeley National Laboratory haben mit einem 3D-Drucker einen flüssigen Dauermagneten entwickelt. Wie das Team auf seiner Website berichtet, entstehen dadurch neue Forschungsfelder, vor allem im Bereich Robotik und Medizin. Das reicht von künstlichen Zellen, die in der Krebstherapie eingesetzt werden, bis hin zu Robotern, die ihre Form jederzeit der Umgebung anpassen können. Permanentmagneten wurden auch von Forschern der TU Wien vor drei Jahren entwickelt, jedoch waren diese nicht flüssig.
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Kein äußeres Magnetfeld
Dem Dauermagneten liegt eine flüssige Mischung aus magnetischen Nanopartikeln zugrunde, die sich wie winzige Stabmagnete verhalten, ähnlich dem bekannten Ferrofluid. Es gibt einen wichtigen Unterschied. Die neue magnetische Flüssigkeit behält den Magnetismus ohne äußeres Magnetfeld bei.
Tom Russel, Ingenieur und Materialwissenschaftler an der Universität Massachusetts, arbeitete mit seinem Team an der Frage, wie temporäre Ferrofluide dauerhaft magnetisch werden. Ziel war ein flüssiger Magnet, der die physikalischen Eigenschaften eines Feststoffmagneten besitzt.
Ähnliches Verhalten wie bei Ferrofluid
Die Forscher entwickelten eine Nanopartikelsuspension, mit der Tröpfchen mit nur einem Millimeter Durchmesser gedruckt wurden. Eisenoxid-Partikel drängen an die Oberfläche und bilden zwischen Wasser und Suspension eine Schicht. Es entsteht eine Grenzflächenstörung, was bei Nanopartikeln nicht ungewöhnlich ist. Eine Magnetspule neben die Tröpfchen brachte das gleiche Verhalten wie beim herkömmlichen Ferrofluid. Bei temporärer magnetischer Flüssigkeit verhalten sich Nanopartikel asynchron zueinander. Bei der neuen Flüssigkeit bewegten sich die Teilchen als Einheit und der Magnetismus blieb erhalten.
Die Nanopartikel richteten ihre Magnetpole nach weiteren Untersuchungen in die gleiche Richtung aus, wenn das permanente Ferrofluid einem Magnetfeld ausgesetzt wird. Nach dessen Entfernung treiben die Oberflächenteilchen nicht mehr frei umher, weil sie eng aneinander liegen und den Kurs beibehalten.
Die Forscher haben somit einen flüssigen Dauermagneten entwickelt, der die Eigenschaften eines Magneten aus Feststoff besitzt und x-beliebige Formen annehmen kann, ohne magnetische Eigenschaften zu verlieren.
Die Tröpfchen können zwischen magnetischem und nicht magnetischem Modus wechseln. Ist der Magnetismus aktiv, können sie von einem anderen Magneten ferngesteuert werden.
