Elektrorheologisk væske

fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Hopp til navigasjon Hopp til søk

Elektrorheologiske væsker eller elektrorheologiske væsker (forkortet: ERF ) er adaptive materialer hvis strømningsatferd kan styres raskt og reversibelt over et bredt område av et elektrisk felt .

Underliggende fysisk effekt

Det skilles mellom homogene og heterogene elektrorheologiske væsker. Det homogene ERF eksisterer z. B. fra aluminiumsalter av stearinsyre. Virkningsmekanismen til det homogene ERF er ikke kjent med absolutt sikkerhet. Det heterogene ERF består av polariserbare partikler eller dråper som er nedsenket i en elektrisk ikke-ledende bærervæske, f.eks. B. silikon eller mineralolje, er spredt.

Dipoler induseres i partiklene av et eksternt elektrisk felt . Partiklene danner kjeder og kolonner langs linjene i det elektriske feltet. Denne såkalte kjedemodellen ifølge Winslow [1] er den enkleste strukturelle modellen for å forklare den elektrororologiske effekten. Makroskopisk kan den reologiske oppførselen til slike væsker forklares med Bingham -modellen .

Praktisk anvendelse og bruksområder

Elektrorheologiske væsker brukes hovedsakelig som en sentral komponent i et mekatronisk system. Sammen med et hus, en høyspent strømforsyning og en tilsvarende kontroll eller regulering , kan disse systemene reagere på forskjellige rammebetingelser.

For eksempel kan dempingsegenskapene til hydrauliske lagre kontrolleres ved bruk av et elektroheologisk væske. Når du bruker et slikt lager som motorfeste i en bil, kan dempningen dynamisk tilpasses motorens hastighet og bakkenes natur for å redusere støyforurensningen for beboerne.

Ved transport av syke mennesker eller sensitivt gods, er konvensjonelle passive dempere bare egnet i begrenset omfang. Aktivt kontrollerbare spjeld basert på ERF kan hjelpe her. [2]

Ved hjelp av ERF kan haptiske sensoraktuatorsystemer også implementeres. [3] Andre bruksområder er aktuatorer , ventiler, clutcher og bremser.

Elektrorheologiske væsker er like spenstige som råvarene. Når de brukes som en variabel brems, er moderne ERF-er, i motsetning til faste bremser, ikke slipende og er relativt temperaturstabile. Imidlertid er det også ERF -formuleringer som kan brukes som slipemiddel på grunn av deres høye slitestyrke.

Aktuelle utviklingstrender

Forskning og utvikling de siste årene har resultert i betydelige forbedringer i både de reologiske og elektriske egenskapene til elektrorheologiske væsker. [4] Utviklingen har spesielt fokusert på ERF fra polymerpartikler . Med disse elektrorheologiske suspensjonene z. B. laget av polyuretanpartikler , spredt i en silikonolje som bærer, spiller slitasje og slitasje ikke lenger en rolle. På den ene siden har de myke og elastiske partiklene ingen slipende innvirkning på de mekaniske komponentene i ER -systemene (pumper, ventiler), på den andre siden er de på grunn av fleksibiliteten ekstremt motstandsdyktige mot mekanisk slitasje, slik at ingen nedbrytning av ERF selv under de mest alvorlige mekaniske belastningene skal registreres.

Ved dyktig modifisering av partikkeloverflaten med et kjemisk dispergeringsmiddel , kan den gjenværende tendensen til sedimentering av suspensjonen nå kontrolleres godt på grunn av den gjenværende tetthetsforskjellen mellom partiklene og bærervæsken. Denne overflatetilpasningen hjelper også med omdispersjon av ER -væskene etter lengre hviletid. [5] Som et resultat av disse tiltakene er ERF tilgjengelig i dag, som er preget av god bestandighet av de karakteristiske verdiene selv over lange tidsperioder.

weblenker

Individuelle bevis

  1. ^ Winslow, Willis M. (1949). "Indusert vibrasjon av suspensjoner". J. Appl. Fys. 20: 1137-1140.
  2. ^ Christoph Stiebel: Himmelskroken - transportvarer ser ut til å flyte over veien. ( Memento fra 16. januar 2014 i Internettarkivet ) I: Magazin forschung 2/2000, s. 34–38.
  3. hasasem.de: Haptisk sensor-aktuatorsystem
  4. M. Gurka, D. Adams, L. Johnston og R. Petricevic: Nye elektrorheologiske væsker - egenskaper og implementering i industrielle og mobile applikasjoner , 11. konferanse om elektrorheologiske væsker og magnethorologiske suspensjoner 2008 Prosedyrer 012008.
  5. Patent WO 2007/121942 A1