Příprava a vlastnosti materiálů pro inteligentní

Abstract

Materiály schopné reagovat na vnější stimul, které se někdy nazývají jako inteligentní systémy, vzbuzují velký zájem díky svým unikátním a řiditelným vlastnostem. Jako vnější stimul slouží zejména pH, světlo, elektrické či magnetické pole. Inteligentní systémy, které mění své fyzikální vlastnosti v reakci na aplikování vnějšího elektrického či magnetického pole se nazývají inteligentní kapaliny. Nejdříve byly roku 1948 objeveny elektroreologické kapaliny, kdy Winslow pozoroval formování fibrilárních struktur elektricky polarizovaných částic v kapalném médiu [1]. Ve stejném roce Rabinow pozoroval obdobný fenomén s magnetickými částicemi, na jehož základě vynalezl magnetickou spojku [2], kde jako médium byla používána právě magnetoreologická suspenze. Od svého objevu jsou inteligentní kapaliny předmětem intenzivního výzkumu v mnoha výzkumných skupinách. V případě elektroreologických kapalin je možné kontrolovat jejich reologické parametry pomocí aplikování externího fyzikálního pole. Tato schopnost vychází z vytváření vnitřních řetízkovitých struktur v těchto kapalinách díky interakci mezi dipóly dispergovaných částic, čímž se kapaliny přestávají chovat jako newtonské, a začnou naopak vykazovat binghamské tokové vlastnosti. Tyto kapaliny tedy mohou přecházet mezi kapalným a "pseudopevným" stavem. Po odstranění vnějšího fyzikálního pole lze vnitřní vytvořené struktury lehce rozbít, což podmiňuje možnost řízení reologických parametrů celého systému. Takové chování je žádoucí v řadě průmyslových odvětví, zejména v hydraulice a robotice, kde jsou tyto kapaliny využívány jako tlumiče, regulátory vibrací nebo jako kapalné médium ve spojkách a ventilech. Elektroreologické kapaliny jsou většinou dvousložkové systémy sestávající z elektricky polarizovatelných částic dispergovaných v nevodivém kapalném médiu. Používané částice lze rozdělit do dvou základních skupin - organické a anorganické. V poslední době je pozornost upínána k částicím karbonizovaných materiálů. Materiály obsahující uhlík jsou vystaveny vysokým teplotám v inertní atmosféře, čímž jsou převedeny na částice s uhlíkovou strukturou obsahující heteroatomy (nejčastěji dusík). Tyto částice poté vykazují výhodné elektrické a dielektrické vlastnosti a jeví se proto jako vhodný materiál pro elektroreologické kapaliny. Jinými nedávno představenými materiály v oblasti elektroreologie jsou oligomery vodivých polymerů. Pomocí dopování, které určuje jejich vodivost, je možné připravit materiály s přesně požadovanými vlastnostmi pro elektroreologické kapaliny.