Surface Waves and Rosensweig Instability in Isotropic Ferrogels

Bohlius, Stefan; Brand, Helmut R.; Pleiner, Harald

doi:10.1524/zpch.2006.220.1.97

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“…The linear threshold conditions for this stationary instability are completely independent of the viscosities of both, the underlying fluid as well as the film itself, resembling the case of bulk free-surface Rosensweig instabilities in ferrofluid and ferrogels [3]. In contrast to the latter case, here the critical wave vector does depend on the transverse elastic properties (c ⊥ ) of the ferrogel (throughγ) as well as on the bending elastic modulus c b .…”

Section: Stationary Asymmetric Case Without Surface Magnetismmentioning

confidence: 70%

“…In the case χ a = 0 (vacuum) the expression for χ 1 of reference [3] is regained. However, as is the case for viscous and elastic film properties, the magnetic properties of the film itself enter the C (z) function (3) via the right-hand side of equation (4).…”

Section: Ferrogel Film Surface Modesmentioning

confidence: 99%

“…As discussed in the Introduction and shown in [3], the influence of an external magnetic field on a ferrogel (and ferrofluid) surface deformation is manifest only in the boundary conditions (magnetostriction neglected), in particular in the normal stress boundary condition. Here, the stabilizing contributions of surface tension γ, gravity g, and elasticity µ 2 are amended by a destabilizing addition due to the external magnetic field B by the replacement…”

Section: Ferrogel Film Surface Modesmentioning

confidence: 99%

“…At the threshold this destabilizing effect is balanced by surface tension and gravity, which act towards a flat surface. In ferrogels, a polymer network crosslinked in the presence of a ferrofluid [2], elasticity of the network constitutes an additional stabilizing mechanism increasing the threshold value of the external magnetic field without, however, changing the characteristic wavelength of the most unstable linear mode [3].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Rosensweig instability of ferrogel thin films or membranes

2008

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Abstract. We derive the dispersion relation of surface waves for magnetic gel membranes or thin films at the interface between two fluids in the presence of an external magnetic field normal to the free surface. Above a critical field strength surface waves become linearly unstable with respect to a stationary pattern of surface protuberances. This linear stability criterion generalizes that of the Rosensweig instability for ferrofluid and ferrogel free surfaces to take into account bending elasticity and intrinsic elastic and magnetic surface properties of the film or membrane, additionally. The latter is of interest for uniaxial ferrogel film or membranes, which show a locked-in permanent magnetization.

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Section: Stationary Asymmetric Case Without Surface Magnetismmentioning

confidence: 70%

Section: Ferrogel Film Surface Modesmentioning

confidence: 99%

Section: Ferrogel Film Surface Modesmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Rosensweig instability of ferrogel thin films or membranes

2008

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“…OBJETIVOS 5 submetido a presença de uma campo magnético. Os ferrogéis podem ser isotrópicos [28,29], feitos na ausência de campos externos, e anisotrópicos [29]. A preparação do ferrogel na presença de uma campo magnético uniforme orienta os grãos magnéticos em sua direção [30].…”

Section: Capítulo 1 Introduçãounclassified

"Caracterização estrutural e óptica de elastômeros dopados com ferrofluidos"

Sena¹

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Unitermos: 1. Física da matéria condensada.; 2. Física do estado sólido; 3. Propriedades dos sólidos; 4. Elastômeros; 5. Física do estado líquido; 6. Cristais líquidos. USP/IF/SBI-010/2007Agradecimentos Ao meus pais, Maria Helena e Carlos, e irmãos que apesar de estarem longe sempre estão presentes me dando apoio, confiança e insentivo.Ao Prof. Dr. Antônio Martins Figueiredo Neto pela oportunidade de realizar este trabalho e pelo apoio e confiança.Aos meus amigos do Pará sem os quais seria muito difícil ficar aqui.A Profa. Dra. Maria Helena Godinho por fornecer os filmes de elastômeros.Ao Prof. Dr. Peter Palffy-Muhoray pelas medidas mecânicas dos elastômeros.Ao Dr. Odair G. Martins por me ajudar na montagem do experimento da birrefringênciaóptica e discussões importates para a melhoria do experimento.A Dra. Sylvia Carneio, do Instituto Butantã, por colaborar com o nosso trabalho.A Dra. Maria Cecília B.S. Salvadori, grupo de filmes finos, por fornecer as imagens de AFM e MFM dos elastômeros.A Dra. Sarah I.P.M.N. Alves por compartilhar seus conhecimentos e experiências de laboratório.Ao Diogo pelas orientações sobre L A T E X, formatação de figuras, sugestões, apoio e amizade.Ao Cristiano pelas discussões, sugestões, apoio e amizade.Aos demais colegas e funcionários do grupo GFCX pelo apoio e amizade.A todos que não se ressentem pelo não agradecimento explícito.Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pelo apoio financeiro.ii Í ndice ResumoEste trabalho visa a caracterização estrutural, mecânica eóptica de elastômeros de uretâno/uréia (PU/PBDO), baseados emóxido de poli(propileno) e poli(butenodiol), puro, após inflação em tolueno e dopados com ferrofluido. As proporções em massa (%) de PU e PBDO utilizadas são 40/60, 50/50, 60/40 e 80/20. As análises estruturais foram feitas através das técnicas de microscopiaóptica de luz polarizada, microscopia de força atômica e magnética, e microscopia confocal de varredura laser com as quais foi verificado que os filmes são isotrópicos e autofluorescentes. A amostra após inflação com tolueno não apresenta diferença em sua textura em relação a amostra pura. As amostras dopadas apresentam coloração marrom devido aos grãos magnéticos. Também verificamos que o processo de dopagem com inflação dos filmes em solução de tolueno e ferrofluidoé eficiente, uma vez que o filme não apresenta grandes agregados de grãos magnéticos. Medidas do coeficiente de absorçãoóptica mostraram que o tempo de inflação das amostras em tolueno não altera de forma significativa esses filmes. Também verificamos que o tempo, de imersão do filme na solução de tolueno e ferrofluido, para que as amostras incorporem a maior quantidade de grãos magnéticos aumenta com a concentração de PU. O número de grãos magnéticos na matriz elastomérica não aumenta depois que a amostra atinge o nível de saturação. Experimentos mecânicos é opticos mostram que o processo de preparação do elastômero (casting) introduz uma anisotropia estrutural nas amostras opticamente isotrópicas. Esse fato fo...

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Thermoreversible Ferrogels

Lattermann

Krekhova

2006

Macromol. Rapid Commun.

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Summary: For the first time, thermoreversible ferrogels (FG) by physical gelation of ferrofluids have been described. Finavestan A80B paraffin oil in a concentration range of the gelator KRATON G‐1650 with Cgelator = 3–10 wt.‐%, was used to obtain stable and homogeneous FGs. TEM micrographs revealed that the magnetite particles are preferably located in the ‘free’ paraffin phase between micellar domains of the gelator. So, the magnetite nanoparticles make visible a ‘negative’ picture of the structure of the micellar domains of the gel, which is observed in the pure gel as a ‘positive’ image. The mean diameter of the polystyrene cores is $\overline d$ = 17 nm, and that of the magnetite particles is $\overline d$ = 7 nm.

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Surface Waves and Rosensweig Instability in Isotropic Ferrogels

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Rosensweig instability of ferrogel thin films or membranes

Rosensweig instability of ferrogel thin films or membranes

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