Smart Materials: Magnetorheological Fluids, Sebuah Pengantar Ringan

Pengembangan smart material atau material cerdas telah memberikan berbagai kemudahan sehingga dapat mendorong teknologi semakin maju dan maju. Material cerdas yang ada di sekitar kita di antaranya adalah pizoelectric material untuk berbagai sensor dan Photovoltaic materials untuk konversi cahaya menjadi listrik. Smart material sendiri bisa didefinisikan sebagai material yang memiliki sifat atau properties yang dapat diubah jika ada rangsangan dari luar, seperti medan magnet, suhu, listrik, cahaya, suara, senyawa kimia atau lainnya [1]. Di artikel singkat ini, sebuah smart material  dikenalkan, yaitu Magnetorheological fluids (MRF).

MRF adalah suatu material cerdas yang dapat berubah dari fasa cairan ke padat atau semi padat dengan menerapkan medan magnet. Prosesnya berlangsung dalam waktu sangat cepat atau hanya dalam beberapa milidetik saja [2]. Di samping itu, proses perubahan MRF tersebut terjadi secara reversibel (reversible) atau bisa kembali menjadi cairan kembali setelah medan magnet hilang. Gambar di bawah ini adalah contoh bagaimana cairan MRF ketika terkena medan magnet.

MRF ketika terkena medan magnet (oleh Cristian V. di bawah lisensi CC)

Komposisi

MRF biasanya terbuat dari campuran antara magnetik partikel berukuran mikron atau partikel dan non-magnetic carrier fluid atau suatu zat sebagai komponen pencampur fluida. Magnetik partikel bisa berupa zat apapun asalkan masuk dalam kategori magnetik atau terpengaruh oleh medan magnetik. Partikel tersebut bisa berupa besi (Fe) atau besi yang telah bercampur dengan karbon atau sering disebut dengan Carbonyl Iron Particle (CIP). Bagian carrier fluid biasanya berupa hidro-carbon oil, seperti minyak parafin atau bahkan minyak goreng  [2]. 
Isu utama yang dihadapi oleh MRF adalah mengurangi kemungkinan sedimentasi dan meningkatkan efek dari medan magnetik terhadap perubahan rheological properties. Isu yang kedua ilustrasi mudahnya adalah dengan medan magnetik yang kecil didapatkan fasa benda padat/kekerasan yang banyak. Sehingga, sampai sekarang, masih banyak dilakukan penelitian-penelitian dengan mencoba berbagai metode dan komposisi untuk mengatasi isu di atas. Contohnya adalah penambahan zat aditif, coating pada magnetic particle, dan bentuk magnetic particle [2]. 

Aplikasi dan kontrol

MRF telah dikembangkan untuk diaplikasikan di berbagai alat. Salah satunya adalah proses pembuatan lensa optik, engine mounting, bangunan anti gempa dan damper atau shock breaker untuk mobil. Ada juga alat-alat MRF yang telah dijual di pasaran seperti damper pada Porsche [3], Audi TT, Audi R8, Buick Lucerne, Ferrari 599GTB, dan  Holden HSV Commodore [4]. Salah satu cara mengaplikasikan MRF pada suatu device adalah dengan cara memasang suatu kumparan sedemikian rupa sehingga medan magnetik dapat mengenai MRF seperti tercantum pada gambar di bawah ini. 

Salah satu Konfigurasi Aplikasi MRF di suatu alat (By INVENTUS Engineering GmbH under CC Licence)

Jika kita alirkan arus listrik ke kumparan tersebut, medan magnetik akan muncul dan mengakibatkan magnetik partikel berbaris menghambat aliran cairan. 

Referensi dan Bacaan Lebih lanjut

[1] M.Shahinpoor and H.-J. Schneider, Eds. Intelligent Materials; Royal Society of Chemistry, Cambridge UK, 2007

[2] J. de Vicente, D. J. Klingenberg, and R. Hidalgo-Alvarez, “Magnetorheological fluids: a review,” Soft Matter, vol. 7, no. 8, p. 3701, 2011.

[3] https://www.caranddriver.com/features/2010-porsche-911-gt3s-dynamic-engine-mounts

[4] https://www.lord.com/products-and-solutions/active-vibration-control/automotive-suspension-systems

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.