met magnetische materialen

12-13_Materialen 08-02-11 14:42 Pagina 12
DOOR: MARIANNE VINCKEN
De ferrofluids
van Ioniqa
vertonen in een
magnetisch veld
karakteristieke
pieken (foto’s:
Ioniqa)
Slimmer schakelen
met magnetische materialen
Schakelen met een magnetisch veld en daardoor de
stelling ervan eindeloos gevarieerd kan worden,
IJzerdeeltjes – die gemagnetiseerd kunnen wor-
deed hem toen al dromen van allerlei toepassin-
den – in een ionische oplossing richten zich in de
gen. Hij verkreeg een patent op het dispergeren
richting van een aangelegd magneetveld en
van magnetische deeltjes in een ionische vloei-
worden op elkaar gestapeld. Hoe groter de
stof die daarna gepolymeriseerd werd. Dat pa-
ijzerdeeltjes, hoe meer magnetisatie er kan op-
tent is nu de basis van het bedrijf Ioniqa te Eind-
treden en hoe hoger de viscositeit van de vloei-
hoven, opgericht in 2009. Guerrero Sanchez is er
stof. Zet je het magnetisch veld weer uit, dan
nog steeds als wetenschappelijk adviseur aan
neemt de viscositeit weer af tot de oorspronke-
verbonden.
lijke waarde. Maak je een dergelijke oplossing
Ioniqa richt zich nu op het maken van slimme
met gangbare oplosmiddelen – olie of water –
Toen Carlos Guerrero Sanchez in 2006 tijdens
magnetische materialen met behulp van ioni-
dan kost het veel moeite om door middel van
zijn promotie-onderzoek naar het maken van
sche vloeistoffen. Tonnis Hooghoudt, Managing
chemische toevoegingen de deeltjes gelijkelijk
nieuwe polymeren, op aanraden van zijn pro-
Director van Ioniqa, zegt: “We kijken niet alleen
verdeeld door de oplossing (in suspensie) te
motor, ging onderzoeken of ionische vloeistof-
naar ionische vloeistoffen met daarin ijzerdeel-
houden. In een ionische vloeistof gaat dat vele
fen daar een rol in konden spelen, kon hij niet
tjes, het kunnen ook ionische vloeistoffen zijn
malen beter. Micrometer of nanometer ijzer-
bevroeden dat er nauwelijks vier jaar later een
die zelf magnetisch zijn. Samen met klanten
deeltjes blijven mooi verdeeld in de oplossing.
bedrijf uit zou zijn voortgekomen. Het feit dat
ontwikkelen we toepassingen van magnetische
Als de ionische vloeistof zelf al ionen bevat die
deze vloeistoffen zulke aantrekkelijke eigen-
rheologische vloeistoffen, magnetische rubbers
reageren op een uitwendig magnetisch veld zijn
schappen hebben en dat bovendien de samen-
en magnetische gels.”
de deeltjes niet eens nodig.
viscositeit van een vloeistof of de stijfheid van een
rubber variëren levert uitzicht op allerlei
toepassingen op het gebied van energiebesparing,
demping, verlaging van wrijving en recycling.
12
jaargang 49 | www.metaalmagazine.nl | 2-2011
12-13_Materialen 08-02-11 14:42 Pagina 13
M A T E R I A L E N
Ionische vloeistof
Een ionische vloeistof is een organisch zout dat bij kamertemperatuur vloeibaar is. Zulke vloeistoffen verdampen
nauwelijks en zijn heel geschikt om bestaande oplosmiddelen als water en olie te vervangen. Er komen immers
geen, mogelijk schadelijke, dampen vrij. Ze zijn onbrandDeeltjes met afmetingen van enkele micrometer,
baar en chemisch gezien erg stabiel. Maar de mooiste ei-
links zonder magnetisch veld, rechts met magnetisch
genschap is dat je door de samenstelling te variëren eigenschappen als viscositeit, mengbaarheid met andere
veld (hierbij zie je hoe de ijzerdeeltjes zich richten
naar het magnetisch veld)
Een magnetsiche ionische vloeistof
vloeistoffen, elektrische en thermische geleidbaarheid, en
waarbij door middel van een
dichtheid naar keuze kunt instellen. Bovendien verande-
magnetisch veld een stuk ijzer gaat
ren al deze eigenschappen niet of nauwelijks over een
drijven (foto rechts)
heel groot temperatuurgebied.
Vloeistof, rubber en gel
vloeistoffen toe te snijden op een bepaalde toe-
een kostenefficiënte oplossing die bovendien
“We hebben dus drie soorten magnetische vloei-
passing, zodat een klant niet afhankelijk is van
minder belastend is voor het milieu.
stoffen waarmee we kunnen schakelen”, zegt
de paar commercieel verkrijgbare MRF’s”, zegt
Hooghoudt. “Micrometerdeeltjes in olie of ioni-
Hooghoudt.
Richtingsgevoelig
sche vloeistoffen (MRF: magneto-rheological
Een ferrofluid (FF) kan beschouwd worden als
Als in MRE’s de ijzerdeeltjes (die gefixeerd zijn
fluids), nanometerdeeltjes in ionische vloeistof-
een stabiele dispersie van magnetische nano-
in een matrix) gemagnetiseerd worden, trekken
fen, olie of water (FF: ferrofluids), en de magne-
deeltjes in een oplosmiddel of een ionische
de ijzerdeeltjes elkaar sterk aan en worden zo
tische ionische vloeistoffen (MIL: magnetic ionic
vloeistof. In een oplosmiddel wordt de stabiliteit
‘bevroren’ in een bepaalde configuratie. Zo ont-
fluids) zelf. Daarnaast kunnen de magnetische
verkregen door sterische stabilisatie (de deeltjes
staat er een materiaal dat in één bepaalde rich-
deeltjes ook worden toegevoegd aan een poly-
te coaten met oppervlakte-actieve stoffen) of
ting tot wel 50% stijver gemaakt kan worden
meermatrix, hetgeen een polymeer oplevert dat
elektrostatische stabilisatie (de deeltjes elek-
door een magnetisch veld aan te zetten. Het
onder invloed van een magnetisch veld stijver
trisch te laden). Een combinatie van beide is ook
voordeel van MRE’s boven MRF’s is dat de ver-
wordt (MRE: magneto-rheological elastomers).
mogelijk. In een ionische vloeistof is een opper-
deling van de magnetische deeltjes in de matrix
Hetzelfde geldt voor gels met magnetische deel-
vlakte-actieve stof of lading niet nodig. De in-
in de tijd constant blijft.
tjes (MGR: magneto-rheological gels).”
trinsieke eigenschappen van de ionische vloei-
Magnetische gels, kortweg MRG’s, zitten tussen
Het grote voordeel dat dit soort materialen
stof – geringe dampdruk, groot temperatuurbe-
magnetische vloeistoffen en magnetische rub-
hebben voor allerlei toepassingen, is dat ze in-
reik en onbrandbaarheid – maken toepassingen
bers in. Ze hebben net als MRE’s het voordeel
stelbare eigenschappen hebben. In een tijds-
in extreme omstandigheden, bijvoorbeeld in de
dat de verdeling van de magnetische deeltjes
duur van enkele milliseconden verandert na
ruimtevaart, mogelijk. Het feit dat de eigen-
stabieler is en hebben net als MRF’s een groot
aan- of uitzetten van het magneetveld bijvoor-
schappen van de ionische vloeistof beïnvloed
schakelbereik. De magnetische deeltjes kunnen
beeld de viscositeit van een vloeistof of de stijf-
kunnen worden door de samenstelling te varië-
in de gels namelijk gemakkelijker bewegen dan
heid van het polymeer.
ren, kan van nut zijn in omgevingen waar an-
in de polymeermatrix. Ook kan hier een rich-
De belangrijkste eigenschap van een magneti-
dere vloeistoffen aanwezig zijn, smeermiddelen
tingsgevoeligheid ingebouwd worden. Naast
sche vloeistof, bijvoorbeeld een MRF, is dat de
bijvoorbeeld.
een magnetisch veld reageren gels ook reversi-
vloeistof de krachten die erop uitgeoefend wor-
Ionische vloeistoffen die ionen van de over-
bel op stimuli als temperatuur en druk. Dit kan
den beter kan verdelen en opvangen. In allerlei
gangsmetalen (MIL’s) bevatten zijn paramagne-
in bepaalde toepassingen handig zijn, bijvoor-
soorten dempers in industriële, automotive en
tisch en reageren zelf al op een uitwendig mag-
beeld als boven of beneden een bepaalde tem-
huishoudelijke toepassingen zijn MRF’s beter
neetveld. MIL’s zijn in tegenstelling tot MRF’s en
peratuur wel of geen reactie gewenst is. Ook
dan gangbare elektro-mechanische oplossingen
FF’s transparant, en dat kan in sommige toepas-
kunnen hier weer ionische vloeistoffen gebruikt
omdat ze een betere en nauwkeurigere con-
singen van belang zijn. Een andere aanspre-
worden. Allerlei nieuwe sensoren kunnen met
trole over de energiedissipatie, de demping en
kende toepassing is het vormen en verbreken
behulp van MRG’s bedacht worden.
de beweging opleveren. Ze worden nu al ge-
van micellen waarbinnen zich een actieve stof
“Samen met strategische partners werken we in
bruikt in dempers in bruggen en gebouwen.
bevindt die zo naar believen vrijgemaakt kan
een aantal projecten toepassingen uit”, zegt
“Ons voordeel ten opzichte van nu verkrijgbare
worden. Het voordeel hierbij is dat de MIL na de
Hooghoudt, “want daar is behalve chemische
MRF’s is de toepassing van ionische vloeistoffen
reactie door middel van een magnetisch veld
ook mechatronische kennis voor nodig.”
als dragervloeistof voor de ijzerdeeltjes en de
geïsoleerd kan worden en vervolgens opnieuw
Inmiddels lopen er vier verschillende projecten.
chemische kennis die wij in huis hebben om de
gebruikt kan worden (gerecycled). Dat levert
Hooghoudt is een jaar na de start van het bedrijf erg tevreden over de voortgang. Er is veel
Drie soorten magnetische vloeistoffen
interesse voor de slimme magnetische materialen van Ioniqa (www.ioniqa.com).
jaargang 49 | www.metaalmagazine.nl | 2-2011
<<<
13