Uno smorzatore magnetoreologico è un dispositivo ammortizzante che funziona 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 al movimento e può aiutare a ridurre le vibrazioni e gli urti in una varietà di applicazioni. Questi fluidi sono a volte indicati come fluidi intelligenti, perché cambiano proprietà quando il campo magnetico viene aggiunto o variato.
La reologia è lo studio degli effetti di liquidi e solidi quando esposti a movimenti o pressioni. Nei liquidi, le caratteristiche primarie 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 sforzo di 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 vario spessore per ridurre il movimento e proteggere l’attrezzatura. Quando piccole particelle di ferro vengono aggiunte agli oli, i campi magnetici possono influenzare le particelle di ferro e modificare le proprietà del liquido.
Aggiungendo la miscela ferro-olio all’interno di un ammortizzatore standard e creando un campo magnetico con una corrente elettrica, si creerà uno smorzatore magnetoreologico. All’aumentare del campo magnetico, le particelle di ferro resisteranno sempre più al movimento e creeranno 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 ammortizzatori sono spesso rivestite con un polimero per evitare che si attacchino tra loro. Mantenere le particelle molto piccole aiuta a mantenerle sospese nell’olio e impedisce loro di depositarsi sul fondo dell’ammortizzatore. 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 sforzo di taglio può essere utilizzato sostituendo il pistone con una serie di piastre immerse nell’olio. Le piastre si muovono avanti e indietro nel liquido e quando viene attivato il campo magnetico, 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 dall’ammortizzatore, l’albero può essere fissato a un veicolo o alla fondazione di un edificio e fornire un sistema di smorzamento.
La protezione dai terremoti è diventata un’area di maggiore ricerca alla fine del XX secolo, poiché lo sviluppo umano è cresciuto in aree in cui il potenziale di danni agli edifici era elevato. Una tecnica consisteva nel separare l’edificio dal terreno con gomma o altri materiali ammortizzanti, che consentivano alcuni movimenti 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 ammortizzatori magnetoreologici 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 XX secolo. L’interesse per il comfort dei passeggeri e un maggiore livello di sistemi di sicurezza ha portato agli ammortizzatori che utilizzano la tecnologia degli ammortizzatori magnetoreologici per fornire sospensioni variabili. Il conducente può scegliere un livello di comfort di guida utilizzando un selettore, che indica al controller la quantità di campo magnetico da 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 delle sospensioni per contrastarlo.
Le armi militari erano un’altra area in cui gli smorzatori magnetoreologici potevano fornire un vantaggio. Quando montato su un cannone di grandi dimensioni, l’ammortizzatore potrebbe rilevare lo sparo di un proiettile e attivarsi per ridurre il rinculo. Questo non solo riduceva l’usura dell’arma, ma nei carri armati mobili o nei cannoni, la riduzione degli urti poteva ridurre l’affaticamento dei soldati che sparavano con le armi.