Magnetorheologische Elastomere

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Magnetorheologische Elastomerkörper mit unterschiedlichen Formen.

Magnetorheologische Elastomere (MRE) sind gummiartige Komposite aus einer Elastomermatrix und magnetisierbaren Partikeln. Beim Anlegen eines Magnetfeldes ergeben sich zwei wesentliche technisch nutzbare Effekte:

  • Eine mit der Magnetfeldstärke zusammenhängende reversible Veränderung der viskoelastischen Eigenschaften (z. B. Anstieg von Speichermodul G‘ und Verlustmodul G‘‘), d. h. mit zunehmender Feldstärke wird das Elastomer steifer.
  • Eine ebenfalls mit der Magnetfeldstärke zunehmende reversible Aktuation,  d. h. der MRE-Körper verformt sich im Magnetfeld wie ein künstlicher Muskel.

Damit ergeben sich weitreichende Nutzungspotentiale für die adaptive Dämpfung und die Aktorik. Hinzu kommt, dass durch die magnetisierbaren Partikel in der Elastomermatrix die magnetische Permeabilität gegenüber dem entsprechenden Wert des reinen Elastomermaterials anwächst. Damit entsteht ein elastisches Material mit einer deutlich erhöhten magnetischen Leitfähigkeit, das beispielsweise als flexibler Magnetfeldleiter eingesetzt werden kann.

Die MRE-Matrix kann aus verschiedenen Elastomermaterialien bestehen. Beispiele sind Silicon und Naturkautschuk. Die Stärke der zuvor genannten Effekte nimmt mit abnehmender Elastomerhärte zu, d. h. die Veränderung der viskoelastischen Eigenschaften und die Aktuation sind bei weichen MRE-Materialien besonders ausgeprägt. Als magnetisierbare Partikel im MRE werden überwiegend Eisenpartikel mit ihrer hohen Sättigungsmagnetisierung eingesetzt.

Am Center Smart Materials and Adaptive Systems können magnetorheologische Elastomere aus unterschiedlichen Materialkomponenten sowie in verschiedenen Formen hergestellt werden. Hierfür stehen unterschiedliche Fertigungsverfahren bereit.

Kompetenzen zu:

  • der Elastomerchemie und Steuerung der Struktur-Eigenschafts-Beziehungen von MRE
  • den magnetischen Füllstoffe und deren Einarbeitung in Silicone
  • den Herstellverfahren für MRE und deren Formgebung
  • den Aktuationseigenschaften von magnetorheologischen Elastomeren

Angebot:

  • Entwicklung von individuell angepassten magnetorheologischen Elastomermaterialien
  • Herstellung von magnetorheologischen Elastomerkörpern
  • Anpassung von Fertigungsverfahren für magnetorheologische Elastomere
  • Charakterisierung und Testen von magnetorheologischen Elastomeren