Nanotechnologie in der Schule - Prof. Dr. Thomas Wilhelm
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8 Ferrofluide, Magnetismus und Curie-Temperatur 100
Physikalische Anforderungen an ein Ferrofluid 9 Im folgenden Abschnitt sollen physikalische Anforderungen an die Magnetitpartikel, die nötig sind, damit ein Ferrofluid stabil bleibt, beschrieben werden. 9.1 Bedingungen an die Partikelgröße Damit die Suspension aus Magnetitpartikeln in einer Trägerflüssigkeit erhalten bleibt, dür- fen die Teilchen aufgrund des Schwerefeldes und eines extern angelegten Magnetfeldes eine gewisse Größe nicht überschreiten. Diese Forderungen sollen im Folgenden erläutert wer- den: 9.1.1 Bedingung aufgrund des Schwerefeldes Damit die Suspension im Schwerefeld der Erde nicht sedimentiert, dürfen die Magnetitpar- tikel nicht beliebig groß sein. Mit Hilfe eines einfachen energetischen Ansatzes kann man zeigen, dass für Partikel mit einem Durchmesser von etwa 10 nm bei Zimmertemperatur deren thermische Energie ausreicht, damit sich diese nicht absetzen [Ode01]. Dieser Ansatz gilt auch für nicht-magnetische Teilchen und ist infolgedessen nicht speziell nur für Fer- rofluide relevant. Damit die Teilchen nicht sedimentieren, muss deren thermische Energie größer als deren potentielle Energie sein. Bekanntlich wirkt auf ein Eisenteilchen mit einem Volumen VT die folgende Gewichtskraft: FG = mT · g = ρT · VT · g (9.1) hierbei bezeichnet ρT die Dichte des Materials des Teilchens sowie g = 9, 81 N/kg die 101
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