A smart fluid developed in labs at the Michigan Institute of Technology
Science and technology have made amazing developments in the design
of electronics and machinery using standard materials, which do
not have particularly special properties (i.e. steel, aluminum,
gold). Imagine the range of possibilities, which exist for special
materials that have properties scientists can manipulate. Some
such materials have the ability to change shape or size simply
by adding a little bit of heat, or to change from a liquid to
a solid almost instantly when near a magnet; these materials are
called smart materials.
Smart materials have one or more properties that can be dramatically
altered. Most everyday materials have physical properties, which
cannot be significantly altered; for example if oil is heated
it will become a little thinner, whereas a smart material with
variable viscosity may turn from a fluid which flows easily
to a solid. A variety of smart materials already exist, and
are being researched extensively. These include piezoelectric
materials, magneto-rheostatic materials, electro-rheostatic
materials, and shape memory alloys. Some everyday items are
already incorporating smart materials (coffeepots, cars, the
International Space Station, eyeglasses) and the number of applications
for them is growing steadily.
Each individual type of smart material has a different property
which can be significantly altered, such as viscosity, volume,
and conductivity. The property that can be altered influences
what types of applications the smart material can be used for.
I. Piezoelectric Materials
Piezoelectric materials have two unique properties which are
interrelated. When a piezoelectric material is deformed, it
gives off a small but measurable electrical discharge. Alternately,
when an electrical current is passed through a piezoelectric
material it experiences a significant increase in size (up to
a 4% change in volume)
Piezoelectric materials are most widely used as sensors in
different environments. They are often used to measure fluid
compositions, fluid density, fluid viscosity, or the force of
an impact. An example of a piezoelectric material in everyday
life is the airbag sensor in your car. The material senses the
force of an impact on the car and sends and electric charge
deploying the airbag.
An illustration of the Piezoelectric Effect
II. Electro-rheostatic and Magneto-rheostatic
Electro-rheostatic (ER) and magneto-rheostatic (MR) materials
are fluids, which can experience a dramatic change in their
viscosity. These fluids can change from a thick fluid (similar
to motor oil) to nearly a solid substance within the span of
a millisecond when exposed to a magnetic or electric field;
the effect can be completely reversed just as quickly when the
field is removed. MR fluids experience a viscosity change when
exposed to a magnetic field, while ER fluids experience similar
changes in an electric field. The composition of each type of
smart fluid varies widely. The most common form of MR fluid
consists of tiny iron particles suspended in oil, while ER fluids
can be as simple as milk chocolate or cornstarch and oil.
MR fluids are being developed for use in car shocks, damping
washing machine vibration, prosthetic limbs, exercise equipment,
and surface polishing of machine parts. ER fluids have mainly
been developed for use in clutches and valves, as well as engine
mounts designed to reduce noise and vibration in vehicles.
The MR fluid is liquid as shown on the left, when no magenetic
field is present, but turns solid immediately after being placed
in a magnetic field on the right.
III. Shape Memory Alloys
Shape memory alloys (SMA's) are discussed in further detail
at the page titled SMA.
© 2001 SMA/MEMS Research Group
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Traduction :
Un
fluide intelligent a été développé
dans les laboratoires de di Massachusset Institute of Technology.
Imaginez la gamme des possibilités que recèlent
des matériaux qui possèdent des propriétés
dont les scientifiques peuvent user. Certains
ont la possibilité de changer de forme en ajoutant
simplement un peu de chaleur ou de passer de l'état
liquide à l'état solide presque instantanément
quand ils sont à proximité d'un aimant.
On appelle ce matériaux des matériaux intelligents.
Les matériaux intelligents possèdent une ou
plusieurs propriétés qu peuvent être profondément
modifiées. C'est déjà le cas pour pas
mal de produits usuels ou déjà connus. C'est
le cas de matériaux piézo-électriques,
magneto-rhéostatiques et des alliages à mémoire
de forme. Certaines de ces propriétés sont déjà
exploitées dans des objets usuels et le nombre d'applications
croit rapidement. On peut ainsi modifier la viscosité,
le volume, la conductivité.
I - Matériaux piézo-électriques.
Ces matériaux possèdent deux propriétés
qui sont liées. Quand on déforme un cristal
piézo il engendre une décharge électrique
faible, mais mesurable. Inversement quand on fait passer un
courant dans un piézo on peut entraîner un changement
de volume appeignant 4 % .On utilise les piézo pour
détecter une large gamme de variations de paramètres
environnementaux. Un exemple est le système qui déclenche
l'ouverture de l'airbag dans votre voiture.
II Effet Electro-rhéostatique(ER)
et magnéto-rhéostatique (MR)
( rhéo en Grec signifie "écoulement",
il s'agit donc d'un changement de viscosité )
Ces fluides peuvent changer d'apparence
en passant de l'état d'une huile d'automobile à
un aspect quasi solide en un millième de seconde lorsqu'ils
sont soumis à un champ électrique ou magnétique.
L'effet est annulé aussi vite qu'il est apparu, que
l'effecteur soit un champ électrique ou magnétique.
Il existe une large gamme de fluides jouissant de cette propriété.
Les fluides MR peuvent être fabriqués
en suspendant de fines particules d'acier dans de l'huile
tandis que les fluides ER peuvent être aussi simples
que du chocolat au lait, du maïs ou de l'huile.
Les fluides MR sont utilisés pour les accidents de
voiture, pour amortir les vibrations dans les machines à
laver, pour les prothèses, les systèmes de polissage
ou des éléments de machines. Les fluides ER
ont donné lieu à des applications pour les embrayages,
la robineterie, de même que dans des systèmes
destinés à atténuer les vibrations dans
des moteurs. Dans la figure de gauche, ci-après, on
voit l'apparence quand le champ magnétique n'est pas
appliqué, puis quand le système est immergé
dans un champ magnétique.
© 2001 SMA/MEMS Research Group
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Remarques :
Il y a d'abord un lien évident
avec le matériau évoqué dans les textes scientifiques
sur le nefs, utilisé pour permettre à des cosmonautes de résister
à de très fortes accélérations, ou plutôt
à des impulsions d'accélération puisqu'on sait de longue
date que les être vivants résistent mieux à des impulsions
d'accélération qu'à des actions en continu.
La seconde remarque permet d'imaginer
qu'on puisse modifier les caractéristiques mécaniques d'un matériau
en le dotant de capillaires emplis d'un fluides ER ou MR. Il deviendrait alors
possible de jouer par exemple sur le module d'Young, de modifier la valeur
locale de l'impédance acoustique du matériau. On sait par exemple
que la principale contrainte en matière d'aéronautique est liée
aux efforts lorsque des phénomènes d'aéro-élasticité
se manifestent.
Cela fait longtemps que je pense que dans
les nefs ummites ce n'est pas l'habitacle toroïdal qui tourne, mais la
coque elle-même, la " XOODINAA ". En effet, avant d'opérer
un transfert dans le jumeau il faut aligner les spins des particules et, pour
ce faire, placer tout le vaisseau dans un champ magnétique uniforme.
Ceci ne peut se faire en utilisant un système de solénoïdes,
car le champ magnétique ne pourrait pas être uniforme au voisinage
de ceux-ci et à l'intérieur des spires.
La solution est donc de charger électriquement
la coque de la nef et de la mettre en rotation. Cette mise en rotation est
assurée à l'aide du tore de gaz qu'on trouve dans la périphérie
de l'engin, comme cela est indiqué dans une lettre que j'avais moi-même
reçue. On accélère ce gaz après l'avoir transformé
en plasma, en le propulsant par magnétostriction ( comme dans un accélérateur
de particules ). La rotation de ce plasma entraîne une mise en rotation
inverse de la nef.
Il existe un document où l'équation
de la méridienne de la nef est indiquée. Cela fait des années
que j'attends qu'un étudiant regarde quelle serait la géométrie
du champ magnétique à l'intérieur d'une telle coque,
uniformément chargée et mise en rotation. Voilà un travail
de recherche simple à faire et j'espère que quelqu'un s'en chargera.
Si c'est le cas nous rendrons compte de ce résultats dans le site.
Des gens qui disposent de moyens de calcul
en matière de résistance des matériaux pourraient également
évaluer les efforts dans une telle coque soumis aux effets de la force
centrifuge.
Il ne faut jamais perdre de vue que dans
les engins ummites des dispositifs peuvent être "multifonction"
et souvent, ils le sont. Il est précis épar exemple que le matériau
de la nef est susceptible d'être électrisé "pour
faire apparaître différents dessins". Mais, commer suggéré,
cette électrisation pourrait avoir une autre finalité.
La mise en rotation rapide de la coque
ne saurait s'effectuer sans l'apparitin de trains d'ondes avec possible effets
de résonance, pouvant entraîner sa destruction. D'om ce thème
du matériau vascularisé, avec modification en temps réel
des paramètres élasriques locaux pour éviter des concentrations
de contraintes. Tout ceci s'inscrit immanquablement, selon moi, dans notre
futur technologique, si ces technologie ne sont pas déjà à
l'ouvre dans une aéronautique classée secret défense.
Rien n'empêche, en régime
de croisière, d'utiliser cette désolidarisation coque-habitacle
toroïdal pour assurer une pesanteur artificielle en mettant cette fois
l'habitacle en rotation, la coque restant fixe.
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