Zubehör für die Elektrorheologie (ER)

Elektrorheologische Flüssigkeiten (ERF) sind Suspensionen aus extrem feinen, nicht leitenden Partikeln in einer elektrisch isolierenden Flüssigkeit, die bei Einwirkung eines elektrischen Felds deutliche und umkehrbare rheologische Veränderungen zeigen. Mithilfe des ER-Zubehörs für das ARES-G2 ist es möglich, eine neuartige Rheologie zu erforschen und das Verhalten solcher intelligenten Werkstoffe in Reaktion auf externe elektrische Reize zu untersuchen. Mithilfe des Zubehörs kann während eines Experiments eine Spannung von bis zu 4.000 Volt angelegt werden. Es ist darüber hinaus kompatibel zu Platte-Platte- und konzentrischen Zylindergeometrien. Es können mit dem Advanced Peltier System Prüfungen im Temperaturbereich von –10 °C bis 150 °C durchgeführt werden. Die Prüfspannung für die Probe wird dabei über das Hochspannungskabel eines Trek-Verstärkers angelegt – sowohl Wechsel- als auch Gleichspannungsprofile werden unterstützt. Ein speziell entwickelter Isolatorblock zwischen dem Wandlerknoten und der oberen Geometrie isoliert die von den elektrischen ARES-G2-Schaltkreisen angelegte Spannung. Darüber hinaus ist ein Polycarbonat-Schutzschirm mit Auslösesperren für den Schutz vor elektrischen Schlägen im Lieferumfang des Zubehörs enthalten.

Merkmale und Vorteile:

• Kompatibel zum Advanced Peltier System (APS) über einen Temperaturbereich von –10 °C bis 150 °C
• Wahlmöglichkeit zwischen 25-mm- und 50-mm-Edelstahlplatten und konzentrischen Zylindergeometrien mit einem Durchmesser von 28 mm
• Weiter Schubspannungsbereich: 4.000 VDC, 400 VAC (8.000 V Peak-zu-Peak-Schubspannung)
• Vollständig programmierbar über die TRIOS-Software
• Integrierte Auslösesperren für den sicheren Betrieb

Stufenspannung auf Stärkesuspension bei konstanter Scherbelastung:

Eine 10 %ige Stärkelösung in Silikonöl zeigt unter Einwirkung von Hochspannung deutliche und umkehrbare Strukturveränderungen. Die Abbildung zeigt die zeitabhängige Viskosität bei variierender Gleichspannung von 500 bis 4000 V für eine Dauer von 100 s. Die zugrunde liegenden rheologischen Daten wurden bei einer konstanten Scherbelastung von 1 s^-1 erhoben, um die Störungen an der durch das elektrische Feld induzierten Mikrostrukturentwicklung zu minimieren. Bei Einwirken des elektrischen Felds führt die Polarisierung der Stärkepartikel im nicht leitenden Silikonöl zu einer Verkettung der Stärkepartikel und deren Ausrichtung zwischen den Elektrodenplatten. Diese Ausrichtung ist verantwortlich für den erheblichen Anstieg der Probenviskosität. Die Zeit für die Ausrichtung der Partikel ist abhängig von der Viskosität der Suspensionsflüssigkeit und der Stärke des elektrischen Felds. Da jedoch die zugrunde liegende Scherrate eine weitere Strukturverformung verursacht, wird die beobachtete rheologische Reaktion vom dynamischen Gleichgewicht aus Bildung und Zerstörung der ausgerichteten Partikelketten bestimmt.