Magnetization of rotating ferrofluids: the effect of polydispersity

The influence of polydispersity on the magnetization is analyzed in a nonequilibrium situation where a cylindrical ferrofluid column is enforced to rotate with constant frequency like a rigid body in a homogeneous magnetic field that is applied perpendicular to the cylinder axis. Then, the magnetization and the internal magnetic field are not longer parallel to each other and their directions differ from that of the applied magnetic field. Experimental results on the transverse magnetization component perpendicular to the applied field are compared and analyzed as functions of rotation frequency and field strength with different polydisperse Debye models that take into account the polydispersity in different ways and to a varying degree.Comment: 11 pages, 7 figures, to be published in Journal of Physics

Magnetization of polydisperse colloidal ferrofluids: Effect of magnetostriction

We exploit magnetostriction in polydisperse ferrofluids in order to generate nonlinear responses, and apply a thermodynamical method to derive the desired nonlinear magnetic susceptibility. For an ideal gas, this method has been demonstrated to be in excellent agreement with a statistical method. In the presence of a sinusoidal ac magnetic field, the magnetization of the polydisperse ferrofluid contains higher-order harmonics, which can be extracted analytically by using a perturbation approach. We find that the harmonics are sensitive to the particle distribution and the degree of field-induced anisotropy of the system. In addition, we find that the magnetization is higher in the polydisperse system than in the monodisperse one, as also found by a recent Monte Carlo simulation. Thus, it seems possible to detect the size distribution in a polydisperse ferrofluid by measuring the harmonics of the magnetization under the influence of magnetostriction.Comment: 23 pages, 4 figures. To be accepted for publication in Phys. Rev.

Suppressing the Rayleigh-Taylor instability with a rotating magnetic field

The Rayleigh-Taylor instability of a magnetic fluid superimposed on a non-magnetic liquid of lower density may be suppressed with the help of a spatially homogeneous magnetic field rotating in the plane of the undisturbed interface. Starting from the complete set of Navier-Stokes equations for both liquids a Floquet analysis is performed which consistently takes into account the viscosities of the fluids. Using experimentally relevant values of the parameters we suggest to use this stabilization mechanism to provide controlled initial conditions for an experimental investigation of the Rayleigh-Taylor instability

Magnetic properties of colloidal suspensions of interacting magnetic particles

We review equilibrium thermodynamic properties of systems of magnetic particles like ferrofluids in which dipolar interactions play an important role. The review is focussed on two subjects: ({\em i}) the magnetization with the initial magnetic susceptibility as a special case and ({\em ii}) the phase transition behavior. Here the condensation ("gas/liquid") transition in the subsystem of the suspended particles is treated as well as the isotropic/ferromagnetic transition to a state with spontaneously generated long--range magnetic order.Comment: Review. 62 pages, 4 figure

The adjoint problem in the presence of a deformed surface: the example of the Rosensweig instability on magnetic fluids

The Rosensweig instability is the phenomenon that above a certain threshold of a vertical magnetic field peaks appear on the free surface of a horizontal layer of magnetic fluid. In contrast to almost all classical hydrodynamical systems, the nonlinearities of the Rosensweig instability are entirely triggered by the properties of a deformed and a priori unknown surface. The resulting problems in defining an adjoint operator for such nonlinearities are illustrated. The implications concerning amplitude equations for pattern forming systems with a deformed surface are discussed.Comment: 11 pages, 1 figur

A ferrofluid based neural network: design of an analogue associative memory

We analyse an associative memory based on a ferrofluid, consisting of a system of magnetic nano-particles suspended in a carrier fluid of variable viscosity subject to patterns of magnetic fields from an array of input and output magnetic pads. The association relies on forming patterns in the ferrofluid during a trainingdphase, in which the magnetic dipoles are free to move and rotate to minimize the total energy of the system. Once equilibrated in energy for a given input-output magnetic field pattern-pair the particles are fully or partially immobilized by cooling the carrier liquid. Thus produced particle distributions control the memory states, which are read out magnetically using spin-valve sensors incorporated in the output pads. The actual memory consists of spin distributions that is dynamic in nature, realized only in response to the input patterns that the system has been trained for. Two training algorithms for storing multiple patterns are investigated. Using Monte Carlo simulations of the physical system we demonstrate that the device is capable of storing and recalling two sets of images, each with an accuracy approaching 100%.Comment: submitted to Neural Network

Online-Bürgerbeteiligung an der Parlamentsarbeit. Endbericht zum TA-Projekt

Der Deutsche Bundestag war früh einer der Vorreiter der Nutzung des Internets zur Beteiligung von Bürgerinnen und Bürgern an politischen Entscheidungen. Seit mehr als zehn Jahren erproben Ausschüsse und Kommissionen unterschiedliche Formate der Online-Bürgerbeteiligung, die von der interaktiven Kommunikation in Onlineforen und sozialen Medien über Konsultationen und die Mitarbeit an Dokumenten bis hin zu elektronischen Petitionen reichen. Den Ausgangspunkt des TAB-Berichts bildet die Arbeit der Enquete-Kommission »Internet und digitale Gesellschaft« des 17. Deutschen Bundestages, die als »Experimentierfeld« neue Formate der Online-Bürgerbeteiligung an der Parlamentsarbeit erprobte, wie Livestreams von Sitzungen, einen Twitteraccount sowie die nach dem Prinzip der »Liquid Democracy« aufgebaute Beteiligungsplattform enquetebeteiligung.de. Vor dem Hintergrund der wissenschaftlichen Diskussion über Online-Bürgerbeteiligung analysiert der Bericht außerdem die Angebote der 18. Legislaturperiode des Bundestages. Im TAB-Bericht werden Prinzipien für die Umsetzung von Onlinebeteiligungsangeboten beim Bundestag vorgestellt und Optionen einer behutsamen, sukzessiven Weiterentwicklung dieser Angebote diskutiert, die sowohl Experimente als auch die Weiterentwicklung etablierter Verfahren umfassen. Inhalt Zusammenfassung 9 I. Einleitung 25 II. Bürgerbeteiligung im Spiegel der wissenschaftlichen Diskussion 33 1. Internetnutzung beim Deutschen Bundestag zur Kommunikation mit der Öffentlichkeit 33 2. Allgemeine Entwicklung der Onlineangebote und der Internetnutzung der Bevölkerung 36 3. Entwicklung der Online-Bürgerbeteiligung 38 3.1 Systematik unterschiedlicher Formen der (Online-)Bürgerbeteiligung 38 3.2 Entwicklung des Angebots in Deutschland 41 3.3 Internationaler Stand der Online-Bürgerbeteiligung 48 4. Nutzung der Online-Bürgerbeteiligung durch die Bevölkerung 57 5. Aktuelle Diskussionslinien zur Online-Bürgerbeteiligung 61 6. Gelingenskriterien der Online-Bürgerbeteiligung 64 6.1 Ableitung aus den Zielen von Beteiligungsverfahren 64 6.2 Entwicklung eines Instruments zur Bewertung von Onlinebeteiligungsangeboten 66 III. Experimentierfeld Bürgerbeteiligung: die Enquete-Kommission »Internet und digitale Gesellschaft« des 17. Deutschen Bundestages 77 1. Einführung und Überblick 77 1.1 Aufgaben von Enquete-Kommissionen 78 1.2 Themenspektrum und Arbeitsprozess der Internet-Enquete 79 1.3 Online-Bürgerbeteiligung als Experimentierfeld 81 2. Instrumente der Online-Bürgerbeteiligung der Internet-Enquete 85 2.1 Bürgerbeteiligung in der ersten Arbeitsphase der Internet-Enquete 85 2.2 Bürgerbeteiligung in der zweiten Arbeitsphase der Internet-Enquete: enquetebeteiligung.de 93 2.3 Onlinebeteiligung am Beispiel von Twitter und des Hashtags #eidg 106 3. Einordnung der Online-Bürgerbeteiligung durch Prozessbeteiligte 111 3.1 Internet-Enquete in Zwischen- und Schlussberichten 111 3.2 Einschätzungen von Prozessbeteiligten 114 3.3 Einordnung der Internet-Enquete aus der Außensicht 119 IV. Weitere Angebote zur Online-Bürgerbeteiligung beim 17. und 18. Deutschen Bundestag 121 1. Ausschuss Digitale Agenda des 18. Deutschen Bundestages 122 1.1 Einführung und Überblick 122 1.2 Onlineforum des Ausschusses (Onlinebeteiligungstool) 125 1.3 Twitter – Hashtag #btADA 128 1.4 Einordnung der Online-Bürgerbeteiligung durch Ausschussmitglieder 129 1.5 Resümee zur Online-Bürgerbeteiligung des Ausschusses 130 2. Kommission Lagerung hoch radioaktiver Abfallstoffe 132 2.1 Einführung und Überblick 132 2.2 Instrumente der Online-Bürgerbeteiligung der Endlagerkommission 139 2.3 Resümee zur Online-Bürgerbeteiligung der Endlagerkommission 159 3. Jugendportal mitmischen.de 161 3.1 Einführung und Überblick 161 3.2 Profil im sozialen Netzwerk Facebook 163 3.3 Onlineforum auf mitmischen.de 164 3.4 Resümee zur Online-Bürgerbeteiligung beim Jugendportal mitmischen.de 167 4. Dynamik von außen: die Onlineplattform des Petitionsausschusses (seit 2005) 168 4.1 Einführung und Überblick, Vorarbeiten des TAB 168 4.2 Öffentliche Petitionen beim Deutschen Bundestag 169 4.3 Zivilgesellschaftliche Portale und die öffentlichen Petitionen des Deutschen Bundestages 177 4.4 Resümee zur Petitionsplattform des Petitionsausschusses 181 V. Online-Bürgerbeteiligung aus der Sicht von Stakeholdern und aus rechtlicher Perspektive 183 1. Die Sicht der Stakeholder – Ergebnisse der Befragung des Stakeholder Panels TA 183 1.1 Überblick und Rücklauf 183 1.2 Ergebnisse der Onlinebefragung 184 2. Rechtliche Aspekte von Onlinebeteiligungsangeboten des Deutschen Bundestages mit Blick auf soziale Medien 196 VI. Gestaltungs- und Entwicklungsoptionen der OnlineBürgerbeteiligung beim Deutschen Bundestag 201 1. Gegenwärtiger Stand der Online-Bürgerbeteiligung 201 1.1 Angebote beim Deutschen Bundestag 201 1.2 Wissenschaftliche und öffentliche Diskussion zur Rolle von Online-Bürgerbeteiligung an der Parlamentsarbeit 203 2. Technische und gestalterische Umsetzung von Online-Bürgerbeteiligung 205 3. Gestaltung der Rahmenbedingungen beim Deutschen Bundestag 214 3.1 Personelle Ressourcen der Bundestagsverwaltung 214 3.2 Personelle und finanzielle Ressourcen der Fraktionen und der Abgeordnetenbüros 215 3.3 Zusammenarbeit mit Dienstleistungsunternehmen 215 3.4 Zusammenarbeit mit sozialen Netzwerken und zivilgesellschaftlichen Plattformen 216 4. Optionen der weiteren Entwicklung der Online-Bürgerbeteiligung 217 5. Weiterer Forschungsbedarf 219 Literatur 221 1. In Auftrag gegebene Gutachten 221 2. Weitere Literatur 221 Anhang 233 1. Abbildungen 233 2. Tabellen 23

Magnetization of magnetoactive elastomers under the assumption of breakable adhesion at the particle/matrix interface

In this work we study the magnetization of magnetoactive elastomers (MAE) in which the interface between the matrix and magnetic particles is unstable and allows for slipping of the particles against the wall of their elastomer cavities. The estimate of the maximal angle at which each particle can decline its axis from the initial position is made based on cyclic measurement of several consecutive hysteresis loops at different maximal magnetic fields. A model of magnetization of magnetically hard multigrain particles in an elastic environment with allowance for their possible slipping is proposed. Results of modelling is in fair agreement with the experimental data obtained on MAEs whose polymeric matrix is made of polydimethylsiloxane and the magnetic filler is NdFeB spherical particles. © 2022 The Royal Society of ChemistryDeutsche Forschungsgemeinschaft, DFG: Bo 3343/3-1, Od 18/24-1; Russian Foundation for Basic Research, РФФИ: 19-52-12045The research was accomplished with the financial support by RFBR project 19-52-12045 and DFG projects Bo 3343/3-1 and Od 18/24-1