Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Fest oder flüssig auf Befehl

17.06.2003


Smarte Flüssigkeiten haben eine besondere Eigenschaft: Sie werden beim Anlegen von elektrischer Spannung oder Magnetfeldern innerhalb von Sekundenbruchteilen fest. Das macht sie für zahlreiche Anwendungen interessant, wie etwa verschleißarme Bremsen, leistungsfähige hydraulische Anlagen oder haptische Displays. Auf dem Ausstellungsschiff MS Chemie, das vom 9. Juli an aus Anlass des Jahres der Chemie auf dem Rhein unterwegs ist, stellen Fraunhofer-Forscher die smarten Flüssigkeiten vor.



Ein Knopfdruck genügt - und die gerade noch flüssige, milchig weiße Suspension ist fest und zäh wie Gelee. Möglich machen das elektro-rheologische Flüssigkeiten (ERF). "Die Elektrofluide verändern ihr Fließverhalten, wenn Spannung angelegt wird", erklärt Dr. Holger Böse, Leiter des Bereichs Disperse Systeme am Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC in Würzburg. Bekannt ist der Effekt bereits seit mehr als 50 Jahren. Doch erst jetzt steht die Technologie an der Schwelle zur Anwendung.

... mehr zu:
»Flüssigkeit »ISC »Suspension »Teilchen


Der verblüffende Effekt ist leicht zu erklären: In einer hochisolierenden Flüssigkeit - wie etwa Silicon- oder Mineralöl - sind Milliarden von elektrisch polarisierbaren Teilchen gleichmäßig verteilt. Das ändert sich, sobald Spannung anliegt. In einem elektrischen Feld bilden die Partikel Dipole mit Plus- und Minus-Ladungen und verbinden sich zu langen Ketten. Die Flüssigkeit zwischen den Elektroden wird fest. "Das Ganze geht sehr schnell. Innerhalb von Millisekunden sind die Teilchen polarisiert und die Suspension erstarrt zu einem zähen Gel", sagt der ISC-Wissenschaftler. Schaltet man den Strom ab, zerfallen die Partikelketten und die Suspension ist wieder flüssig. Ähnlich funktionieren auch die magnetorheologischen Flüssigkeiten (MRF). Sie enthalten magnetisierbare Partikel. Legt man ein Magnetfeld an, richten sich diese Teilchen aus, wie Eisenspäne zwischen den Polen eines Hufeisenmagneten.

"Zur Zeit sind die magnetorheologischen Flüssigkeiten in der Anwendung weiter als ihre elektrorheologischen Schwestern", beschreibt Böse den Stand der Entwicklung. Die amerikanische Firma Lord bietet bereits erste Produkte an, die mit magnetorheologischen Flüssigkeiten arbeiten. Die smarten Flüssigkeiten dämpfen Fahrersitze in Lastwagen oder dienen als Bremsen in Fitnessgeräten. Seit vorigem Jahr setzt General Motors sie sogar in Stoßdämpfern von Autos ein. In Deutschland arbeitet das ISC mit Partnern an einem adaptiven Motorlager, das den Fahrkomfort mithilfe von MRF erhöht.

Damit sind die Einsatzmöglichkeiten der magneto- und elektrorheologischen Flüssigkeiten bei weitem noch nicht erschöpft. "Die smarten Flüssigkeiten lassen sich für zahlreiche neue Aktoren nutzen - etwa für verschiedene adaptive Dämpfungssysteme in der Verkehrstechnik, im Maschinenbau oder für haptische Aktoren", zählt Böse weitere Anwendungsfelder auf. Der Vorteil: Sie sind elektrisch steuerbar und stufenlos zu verstellen. Interessant sind die smarten Flüssigkeiten auch für hydraulische Anlagen. Sie können die verschleißanfälligen, mechanischen Ventile ersetzen. Bei elektrorheologischen Verfahren ist die Flüssigkeit selbst das Ventil. Wird Spannung angelegt, verstopft sie wie ein Pfropf - und das bis zu 500 Mal pro Sekunde. Neue Möglichkeiten eröffnen die Flüssigkeiten auch in der Virtuellen Realität. Sie können computergenerierte Welten fühlbar machen. Der Benutzer erhält dann nicht nur einen visuellen und akustischen Eindruck, sondern kann sogar virtuelle Objekte ertasten. Das "virtuelle Fühlen" kann auch in der Telemedizin wertvolle Dienste leisten oder bei Computerspielen eingesetzt werden. Außerdem lässt es sich als Positionierhilfe nutzen, etwa bei einer Maschinensteuerung oder bei Robotergreifarmen.

Wie die smarten Flüssigkeiten funktionieren, zeigen die ISC Forscher auf dem Ausstellungsschiff MS Chemie. Dort stellen sie einen haptischen Drehknopf vor, der mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit arbeitet. Der Benutzer fühlt die unterschiedlichen Positionen des Drehknopfes. Der Trick: Abhängig von der Drehposition schaltet ein Magnetfeld die Flüssigkeit auf fest oder flüssig. So wird der Drehwiderstand zwischen hart und weich verändert. Das ist für Bedienelemente im Auto interessant. Der Autofahrer braucht nicht mehr den Blick von der Straße abwenden, um zum Beispiel die Klimaanlage zu regeln, er fühlt auf welcher Position der Knopf steht.

Die MS Chemie startet am 9. Juli in Düsseldorf. Auf dem Ausstellungsschiff sind noch weitere Fraunhofer-Exponate zu sehen: Piezo-elektrische Materialien (ISC) und schmutzabweisende Beschichtungen (Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA). Informationen zum Ausstellungsschiff sowie den genauen Fahrplan finden Sie auf der Website von MS Chemie.

Ansprechpartner:

Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC
Neunerplatz 2
97082 Würzburg
Dr. Holger Böse
Telefon: 0931 - 4100-203
E-Mail: boese@isc.fhg.de

Beate Koch | idw
Weitere Informationen:
http://www.ms-chemie.de
http://www.isc.fraunhofer.de

Weitere Berichte zu: Flüssigkeit ISC Suspension Teilchen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neue Wirkstoffe aus dem Baukasten: Design und biotechnologische Produktion neuer Peptid-Wirkstoffe
13.12.2017 | Goethe-Universität Frankfurt am Main

nachricht Bakterieller Kontrollmechanismus zur Anpassung an wechselnde Bedingungen
13.12.2017 | Technische Universität München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Im Focus: Electromagnetic water cloak eliminates drag and wake

Detailed calculations show water cloaks are feasible with today's technology

Researchers have developed a water cloaking concept based on electromagnetic forces that could eliminate an object's wake, greatly reducing its drag while...

Im Focus: Neue Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie

Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.

Diamanten setzen Materie unter Hochdruck

Im Focus: Scientists channel graphene to understand filtration and ion transport into cells

Tiny pores at a cell's entryway act as miniature bouncers, letting in some electrically charged atoms--ions--but blocking others. Operating as exquisitely sensitive filters, these "ion channels" play a critical role in biological functions such as muscle contraction and the firing of brain cells.

To rapidly transport the right ions through the cell membrane, the tiny channels rely on a complex interplay between the ions and surrounding molecules,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Innovativer Wasserbau im 21. Jahrhundert

13.12.2017 | Veranstaltungen

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

Hohe Heilungschancen bei Lymphomen im Kindesalter

07.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Innovativer Wasserbau im 21. Jahrhundert

13.12.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Neue Wirkstoffe aus dem Baukasten: Design und biotechnologische Produktion neuer Peptid-Wirkstoffe

13.12.2017 | Biowissenschaften Chemie

Analyse komplexer Biosysteme mittels High-Performance-Computing

13.12.2017 | Informationstechnologie