Электрореологические суспензии

20 Февраль, 2014 | 1:20
Электрореологические суспензии (ЭРС) относятся к числу, так называемых, «умных материалов», реологические и механические свойства которых (вязкость, предел текучести, модуль сдвига, и др.) могут резко изменяться под воздействием прикладываемого внешнего электрического поля

Первое упоминание

thumbnail Вилмер Александр Дафф
Первое упоминание о электрореологическом эффекте было в статье Вилмера Даффа в 1896 году. Автор описал эксперимент, в котором тонкая стеклянная трубка была помещена между обкладками плоского конденсатора. В трубку помещалась вязкая жидкость(глицерин, парафин), далее измерялось время истечения жидкости во время зарядки конденсатора и без нее.

Эксперимент Винслоу

В 1949 году Винслоу провел серию экспериментов с суспензией микро дисперсного оксида кремния в вязком диэлектрическом масле.
С этого момента можно отметить начало активного изучения электрореологического эффекта. Появились первые патенты и были предложены первые устройства.
Классический эксперимент, электроды опускаются в ЭР суспензию, после прикладывается напряжение. Жидкость между электродами перестает течь, до тех пор, пока сохраняется поле:

Что происходит?

Если мы возьмем такую жидкость, поместим ее в зазор конденсатора с прозрачными стенками, и посмотрим в зазор в микроскоп то мы увидим, что в зазоре между электродами находится нестабильная смесь частиц в вязкой среде, сразу после приложения поля у частиц появляется дипольный момент. Они начинают быстро выстраиваться друг за другом от катода к аноду.

В зазоре появляются тонкие ниточки соединяющие электроды, собственно эти ниточки и меняют характер течения суспензии. На разрушение их затрачивается энергия, что приводит к повышению вязкости. При этом сила взаимодействия между частичками зависит от напряженности поля.Сейчас известно множество вариантов суспензий проявляющих подобные свойства от крахмала в воде до полианилина в силиконе.

Применение

Возможность тонко регулировать свойства жидкости привлекает внимание разработчиков. Есть множество устройств, в которых можно было бы использовать ЭР эффект. Например, в трансмиссиях или гидротрансформаторах. Есть разработки демпфирующих устройств кабин тракторов.