초록
전기유변유체(electrorheological fluid : ERF)는 크기가 $10^{-6}m$정도를 가진 분극성이 강한 입자 분말을 유전유체속에 혼합하여 만든 콜로이드용액으로서 외부전기 장에 의하여 액체상태로부터 겔(gel)상태로 상태변환을 한다. 상태변환과정은 가역과정이며 $10^{-3}$초 정도의 빠른 시간내에 이루어진다. 본 논문에서는 주기적응력이나 주기적 변형이 가해지는 강제진동실험을 통하여 ERF의 점탄성 특성을 조사하였다. 점탄성은 복소수로서 실수부인 동적전단탄성율(storage shear modulus, G')과 허수부인 동적손실율(loss modulus, G")의 합으로 표현된다. 동적전단탄성율은 강제진동의 진폭과 주파수의 함수로 외부전기장에 의하여 크게 변화되었으나 손실계수(loss factor, ${\eta}=G"/G'$)는 진동의 진폭, 진동수 및 외부전기 장에 거의 독립적이었다. 실험(1)은 강제진동의 진폭을 고정하고 진동수를 변화하는 방법(frequency sweep)과 실험(2)는 진동 진폭을 변화시키는 방법(amplitude sweep)으로 실행했다. 본 실험에서는 cornstarch입자를 corn oil에 혼합한 것과 zeolite입자를 silicone oil에 흔합한 콜로이드 용액이 ERF로서 사용되었으며 인가된 전기장은 약$(1~3){\times}10^6V/m$의 직류전기장이 가하여졌다.기장이 가하여졌다.
Electrorheological(ER) fluid's storage shear modulus(G') and loss factor(${\eta}$) have been directly measured using small amplitude forced oscillating rheometer as a function of oscillating frequency, strain amplitude and applied electric field. Two types of experiment were performed , (a) frequency sweep and (b) amplitude sweep. Two kinds of sample were employed for this experiment ; cornstarch particles in corn oil and zeolite particles in silicone oil. The storage shear modulus was a strong function of driving frequency. Generally, the modulus increased with driving frequency. On the other hand, the loss factor was not well behaved as storage modulus, but as the driving frequency increases the loss factor slightly decreases was the trend of the material's characteristics. Also the modulus was a strong function of strain amplitude. Generally, modulus decreased with increasing strain, but loss factor increases slightly with increasing strain amplitude. For G', cornstarch in corn oil ER fluid has higher values than zeolite based fluid as we increased applied electric field. On the other hand, zeolite based fluid has higher values for ${\eta}$. There is a reasonable agreement between theoretical calculation and experiment.
(Korea Institute of Energy Research)