Macroscopic aspects of ferromagnetic nematic phases, tetrahedral order in ferrogels, and magnetorheological fluids

Titelangaben

Potisk, Tilen:
Macroscopic aspects of ferromagnetic nematic phases, tetrahedral order in ferrogels, and magnetorheological fluids.
Bayreuth , 2019 . - VII, 123 S.
( Dissertation, 2019 , Universität Bayreuth, Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik)
DOI: https://doi.org/10.15495/EPub_UBT_00004451

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Abstract

This thesis deals with the construction of macroscopic models for several magnetic macroscopic
phases. The results are applied to the available experimental data or simple experimental
suggestions are made for detecting static or dynamic aspects of each phase. The considered
magnetic systems are ferromagnetic nematic liquid crystals, tetrahedral ferromagnetic gels and
magnetorheological
fluids. A common feature in the description of these systems is the inclusion
of an independent dynamic equation for the magnetization. This is a variable that changes sign
under time reversal. Such behavior introduces profound consequences on the static as well as
dynamic phenomena, which are not possible in nonmagnetic systems. The approach used in
this thesis is macroscopic dynamics which is based on linear irreversible thermodynamics. The
equations are nevertheless highly nonlinear as the transport tensors are generally dependent
on the variables. Macroscopic dynamics provides a systematic description valid on length and
time scales much larger than the ones characteristic for microscopic degrees of freedom. It can
be applied to many different systems and to different geometries.

Abstract in weiterer Sprache

Diese Dissertation befasst sich mit der Herleitung einer makroskopischen Beschreibung für
mehrere magnetische makroskopische Phasen. Die Ergebnisse werden mit den verfügbaren
experimentellen Daten verglichen und wir machen einfache experimentelle Vorschläge zur Messung
statischer oder dynamischer Aspekte jeder Phase. Die betrachteten magnetischen Systeme
sind ferromagnetische nematische Flüssigkristalle, tetrahedrale ferromagnetische Gele und magnetorheologische
Flüssigkeiten. Ein gemeinsames Merkmal in der Beschreibung dieser Systeme
ist die Einbeziehung einer unabhängigen dynamischen Gleichung für die Magnetisierung. Diese
ist eine Variable, die das Vorzeichen unter Zeitumkehr ändert. Ein solches Verhalten führt zu
tiefgreifenden Folgen für die statischen und dynamischen Phänomene, die in nichtmagnetischen
Systemen nicht möglich sind. In dieser Dissertation wird die Methode der makroskopischen
Dynamik verwendet, die auf linearer, irreversibler Thermodynamik basiert. Die Gleichungen
sind jedoch stark nichtlinear, weil generell die Transporttensoren von den Variablen abhängig
sind. Die makroskopische Dynamik liefert eine systematische Beschreibung, die auf Längenund
Zeitskalen gültig ist, welche viel gröosser sind als die für mikroskopische Freiheitsgrade
charakteristischen Skalen. Man kann deswegen die makroskopische Dynamik auf viele verschiedene
Systeme und auf verschiedene Geometrien anwenden.