Che cos'è un ammortizzatore magnetoreologico?
Uno smorzatore magnetoreologico è un dispositivo ammortizzante che opera posizionando un campo magnetico su una miscela di olio liquido e particelle di ferro. Le particelle di ferro sono attratte dal campo magnetico e si allineano lungo le linee del campo magnetico che attraversano il liquido. Questo crea un liquido denso che resiste ai movimenti e può aiutare a ridurre le vibrazioni e gli urti in una varietà di applicazioni. Questi fluidi sono talvolta definiti fluidi intelligenti, perché cambiano proprietà quando il campo magnetico viene aggiunto o variato.
La reologia è lo studio degli effetti di liquidi e solidi esposti a movimenti o pressioni. Nei liquidi, le caratteristiche principali che possono essere utili per il controllo delle vibrazioni sono la viscosità e lo sforzo di taglio. La viscosità si riferisce allo spessore di un liquido e al modo in cui può resistere al movimento o al flusso. Lo stress da taglio è una misura di come un liquido resiste a essere separato o spostato improvvisamente, e anche come i materiali posti nel liquido possono muoversi se tirati rapidamente in qualsiasi direzione.
Un ammortizzatore è un termine per un dispositivo utilizzato per ridurre le vibrazioni, che è simile a un ammortizzatore utilizzato sui veicoli per ridurre il movimento delle sospensioni a causa di superfici stradali irregolari. Molti ammortizzatori e ammortizzatori utilizzano oli di vari spessori per ridurre i movimenti e proteggere le attrezzature. Quando piccole particelle di ferro vengono aggiunte agli oli, i campi magnetici possono influenzare le particelle di ferro e modificare le proprietà del liquido.
L'aggiunta della miscela ferro-olio all'interno di un ammortizzatore standard e la creazione di un campo magnetico con una corrente elettrica creano uno smorzatore magnetoreologico. All'aumentare del campo magnetico, le particelle di ferro resistono sempre più ai movimenti e creano livelli più elevati di smorzamento delle vibrazioni. Se viene aggiunto un controller elettrico insieme al software per controllare il campo magnetico, è possibile utilizzare uno smorzatore magnetoreologico variabile per ridurre rapidamente le vibrazioni e proteggere strutture o veicoli.
Le particelle di ferro negli smorzatori sono spesso rivestite con un polimero per impedire loro di aderire. Mantenere le particelle molto piccole aiuta a tenerle sospese nell'olio e impedisce loro di depositarsi sul fondo della serranda. Quando viene creato il campo magnetico, la miscela diventa più simile a un solido che a un liquido ed è molto resistente al flusso o al movimento. Se l'olio viene spinto con un pistone all'interno di un cilindro, l'elevata viscosità può ridurre il movimento dell'olio attraverso piccoli fori nel pistone.
Lo stress da taglio può essere utilizzato cambiando il pistone in una serie di piastre immerse nell'olio. Le piastre si muovono avanti e indietro nel liquido e, quando il campo magnetico viene attivato, la miscela ferro-olio si addensa rapidamente e diventa molto resistente al taglio. Se le piastre sono collegate a un albero solido che si estende dalla serranda, l'albero può essere fissato a un veicolo o a una fondazione dell'edificio e fornire un sistema di smorzamento.
La protezione dai terremoti divenne un'area di maggiore ricerca alla fine del 20 ° secolo, poiché lo sviluppo umano cresceva in aree in cui il potenziale di danno da costruzione era elevato. Una tecnica consisteva nel separare l'edificio dal terreno con gomma o altri materiali ammortizzanti, che consentivano un certo movimento dell'edificio durante un terremoto. Senza una qualche forma di smorzamento, tuttavia, il movimento dell'edificio potrebbe essere estremo e potrebbero verificarsi danni o guasti completi. L'aggiunta di un sistema di smorzamento magnetoreologico alla base dell'edificio ha dato agli architetti un modo per ridurre il movimento dell'edificio con un sistema controllabile.
I veicoli erano un'altra area di interesse per i sistemi di smorzamento magnetico nel 20 ° secolo. L'interesse per il comfort dei passeggeri e un aumento del livello dei sistemi di sicurezza hanno portato agli ammortizzatori che utilizzano la tecnologia degli ammortizzatori magnetoreologici per fornire sospensioni variabili. Il guidatore può scegliere un livello di comfort di marcia usando un selettore, che direbbe al controllore quanto campo magnetico creare quando viene rilevata la vibrazione. Inoltre, i sistemi di sicurezza potrebbero rilevare lo slittamento o una possibile situazione di ribaltamento e modificare il comportamento della sospensione per contrastarlo.
Le armi militari erano un'altra area in cui gli ammortizzatori magnetoreologici potevano fornire un vantaggio. Se montato su un cannone di grandi dimensioni, l'ammortizzatore potrebbe rilevare il fuoco di un proiettile e attivarsi per ridurre il rinculo. Ciò non solo ha ridotto l'usura dell'arma, ma nei carri armati mobili o nei cannoni, la riduzione degli urti potrebbe ridurre la fatica dei soldati che sparano.