Was ist magnetorheologische Flüssigkeit?
Eine magnetorheologische Flüssigkeit ist eine faszinierende intelligente Flüssigkeit mit der Fähigkeit, unter dem Einfluss eines Magnetfelds von einer Flüssigkeit in einen nahezu festen Zustand zu wechseln. Es wird normalerweise für Anwendungen beim Bremsen verwendet. Der Begriff "magnetorheologische Flüssigkeit" stammt aus einer Kombination von magneto ( magnetisch) und rheo (rheo), dem Präfix für die Untersuchung der Verformung von Materie unter angelegter Spannung. Magnetorheologische Flüssigkeiten sind derzeit nicht weit verbreitet, werden jedoch als futuristischer Materialtyp angesehen.
Die Arbeitsweise einer magnetorheologischen Flüssigkeit ist einfach. Eine magnetorheologische Flüssigkeit besteht aus mikrometergroßen Ferropartikeln, Partikeln wie Eisen, die auf ein Magnetfeld ansprechen und in einem Medium auf Ölbasis suspendiert sind. Außerhalb des Einflusses eines Magnetfelds schweben die Partikel frei und bewirken, dass sich das Material wie ein kolloidales Gemisch wie Milch verhält. Wenn jedoch ein Magnetfeld eingeschaltet wird, richten sich die Ferropartikel in vertikalen Ketten entlang der Feldflusslinien aus, wodurch der Flüssigkeitsfluss eingeschränkt und die Viskosität auf etwa die eines schwachen Kunststoffs erhöht wird.
Da die Stärke des magnetorheologischen Fluids von ausgerichteten Ferropartikeln herrührt, die nur eine Minderheit des Gesamtgemisches ausmachen, gibt es bestimmte Grenzen, wie stark es sein kann, aber der signifikante Unterschied zwischen den Modi "Aus" und "Ein" macht es attraktiv für den einsatz in einer vielzahl von anwendungen, bei denen herkömmliche bremsen unwirksam sind. Typischerweise wird die magnetorheologische Flüssigkeit zwischen zwei kleinen Platten gehalten, die nur wenige Millimeter voneinander entfernt sind, wodurch die Bremseigenschaften des Gemisches maximiert werden. Das System muss so angeordnet sein, dass die magnetischen Flusslinien senkrecht zur Bewegungsrichtung stehen, in der gestoppt werden soll.
Stellen Sie sich für eine Kreisbewegung, eine der besten Zielanwendungen, einen Rotor vor, bei dem sich die Speichen frei in einer magnetorheologischen Flüssigkeit drehen. Wenn der Rotor gestoppt werden muss, erzeugt eine Reihe kleiner Magnete magnetische Flusslinien, die vom zentralen Rotor wegstrahlen und im Medium Ferropartikelketten wie von der Sonne wegweisende Strahlen erzeugen. Diese Strahlen treffen die Speichen und verlangsamen sie radikal. Selbst wenn die Speichen die ausgerichteten Partikel durchbrechen, bewirkt das anhaltende Magnetfeld, dass sie sich schnell neu ausrichten und bereit sind, die nächste ankommende Speiche zu fangen. Diese Anordnung liefert eine leistungsstarke Drehbremse.
Forschungsgruppen untersuchen andere mögliche Anwendungen für magnetorheologische Flüssigkeiten, wie z. B. Körperschutzpanzer, die flexibel sind, aber bei Kontakt mit einem einfallenden Geschoss schnell starr werden.