Ein magnetorheologisches Fluid ist ein faszinierendes intelligentes Fluid mit der Fähigkeit, unter dem Einfluss eines Magnetfelds von einer Flüssigkeit zu einer nahezu festen Flüssigkeit hin und her zu schalten. Es wird normalerweise für Anwendungen beim Bremsen verwendet. Der Begriff „magnetorheologische Flüssigkeit“ setzt sich zusammen aus Magneto, was magnetisch bedeutet, und Rheo, dem Präfix für die Untersuchung der Verformung von Materie unter Belastung. Magnetorheologische Flüssigkeiten sind derzeit nicht weit verbreitet, gelten aber als futuristisches Material.
Die Funktionsweise einer magnetorheologischen Flüssigkeit ist einfach. Eine magnetorheologische Flüssigkeit besteht aus mikrometergroßen Ferropartikeln, Partikeln wie Eisen, die auf ein Magnetfeld reagieren und in einem ölbasierten Medium suspendiert sind. Außerhalb des Einflusses eines Magnetfeldes schweben die Partikel frei, wodurch sich das Material wie eine kolloidale Mischung wie Milch verhält. Wird jedoch ein Magnetfeld eingeschaltet, richten sich die Ferropartikel in vertikalen Ketten entlang der Feldlinien aus, schränken den Flüssigkeitsfluss ein und erhöhen die Viskosität bis etwa auf die eines schwachen Kunststoffs.
Da die Stärke der magnetorheologischen Flüssigkeit von ausgerichteten Ferropartikeln stammt, die nur einen kleinen Teil der Gesamtmischung ausmachen, sind ihrer Stärke bestimmte Grenzen gesetzt, aber der signifikante Unterschied zwischen den Modi „Aus“ und „Ein“ macht sie attraktiv für den Einsatz in einer Vielzahl von Anwendungen, bei denen herkömmliche Bremsen wirkungslos sind. Typischerweise wird die magnetorheologische Flüssigkeit zwischen zwei kleinen Platten gehalten, die nur wenige Millimeter voneinander entfernt sind, was die Bremseigenschaften des Gemischs maximiert. Das System muss so angeordnet sein, dass die magnetischen Flusslinien senkrecht zur Bewegungsrichtung stehen, die gestoppt werden soll.
Stellen Sie sich für eine Kreisbewegung, eine der besten Zielanwendungen, einen Rotor mit Speichen vor, die sich frei in einer magnetorheologischen Flüssigkeit drehen. Wenn der Rotor gestoppt werden muss, erzeugt eine Reihe kleiner Magnete magnetische Flusslinien, die vom mittleren Rotor wegstrahlen und Ferropartikelketten im Medium erzeugen, wie von der Sonne weg gerichtete Strahlen. Diese Strahlen fangen an den Speichen an und verlangsamen sie radikal. Selbst wenn die Speichen die ausgerichteten Partikel durchbrechen, bewirkt das anhaltende Magnetfeld, dass sie sich schnell neu ausrichten, um die nächste ankommende Speiche aufzufangen. Diese Anordnung stellt eine leistungsstarke Drehbremse bereit.
Forschungsgruppen untersuchen weitere Anwendungsmöglichkeiten für magnetorheologische Flüssigkeiten, wie zum Beispiel Körperpanzerungen, die flexibel sind, aber beim Kontakt mit einem einfallenden Geschoss schnell steif werden.