Untersuchung der elastischen Eigenschaften von Gelatine-Gelen mittels Magnetisierungsmessungen unter Verwendung von Nickelnanostäben als Sonden

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurden Nickelnanostäbe in Gelatine-Matrizen dispergiert um anhand von Magnetisierungsmessungen an solchen Gel-Proben den Schermodul der Polymermatrix zu bestimmen. Die Nickelnanostäbe wurden hierfür mit einer templatbasierten Methode hergestellt und nach mehreren Syntheseschritten in die Gele eingebaut. Durch Verwendung mechanisch harter Gelatine-Gele als Matrix konnte zunächst eine genaue Charakterisierung der magnetischen Eigenschaften der Stäbe erfolgen, da in diesem Fall eine mechanische Rotation der Stäbe unterdrückt war. Wurden die Stäbe jedoch in mechanisch weichen Gelatine-Gelen dispergiert, zeigten sich in den Magnetisierungskurven charakteristische Änderungen die auf eine reversible Drehung der Stäbe in Feldrichtung zurückgeführt werden konnten. Im Rahmen dieser Arbeit wurden insgesamt vier Verfahren entwickelt und angewendet, um anhand solcher Magnetisierungsmessungen den Schermodul weicher Gel-Matrizen zu ermitteln.

The main objective of the present study was the determination of the shear modulus of gelatine gels via magnetization measurements using Nickel nanorods as probes. The Nickel nanorods were synthesized by electrodeposition of Ni into nanoporous alumina templates and after dissolution of the templates the nanorods were dispersed in the gels. Using mechanically hard gelatine gels as matrix the magnetic behavior of the rods could be studied by magnetization measurements, because in this case a mechanical rotation of the rods was suppressed. Dispersed in soft gelatine matrices however the magnetization measurements showed significant deviations compared to the hard gels indicating that the Nickel nanorods could rotate reversibly in field direction. In this study four methods were developed and applied in order to obtain the shear modulus of the surrounding matrix from these magnetization curves.