Es probable que el nuevo vaporizador de leche que está utilizando para preparar su capuchino esté usando engranajes magnéticos. Los engranajes magnéticos transmiten movimiento giratorio como engranajes mecánicos, pero en lugar de dientes usan atracción magnética y repulsión entre imanes giratorios. Dr. Johannes Schönke, un investigador postdoctoral en elLa Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa OIST, publicada en Physical Review, aplicó una teoría que amplía las posibilidades y aplicaciones para acoplamientos magnéticos lisos, que pueden producir un movimiento uniforme sin ninguna fuerza contraria. Esta investigación tiene varias aplicaciones potenciales en nanotecnología, microfluídicay robótica.
Los engranajes magnéticos tienen varias ventajas sobre los engranajes mecánicos. El principal es la ausencia de contacto directo entre las partes. Mientras que los engranajes mecánicos, como los engranajes de malla dentro de un reloj, transmiten el movimiento a través del contacto entre dientes en movimiento, los engranajes magnéticos sonsin contacto. Los engranajes magnéticos requieren menos mantenimiento, sin lubricación, también tienen una mayor confiabilidad y eficiencia, y producen menos vibraciones y ruido. Los engranajes magnéticos a menudo se basan en una aleación de hierro, boro y neodimio, que crea los imanes permanentes más fuertes conocidoshasta la fecha.
Algunos de nuestros mezcladores de alimentos en la cocina, agitadores magnéticos en un laboratorio de química u otros acoplamientos magnéticos industriales se basan en la idea de que los dos imanes giran alrededor del mismo eje. "Quería explorar la posibilidad de posicionar la entrada y la salidaejes en cualquier ángulo de inclinación deseado ", explica el Dr. Schönke." Además, hay ciertas configuraciones de los dos imanes que permiten la adición de un tercer imán en una posición específica y aún mantienen un acoplamiento suave ". Como ejemplo ilustrativo, el Dr. Schönkemodeló un bote de remos donde dos imanes están conectados a las paletas y uno al sistema de conducción. Si se gira el imán del sistema de conducción, las paletas se mueven de manera sincronizada para empujar el bote hacia adelante. Curiosamente, debido a la naturaleza sin contacto deEl acoplamiento magnético, el eje de la pala se fija fuera del bote y no penetra en el casco. Sin embargo, la geometría del triángulo específico entre las posiciones de los tres imanes es crucial, parahacer que el acoplamiento funcione sin problemas.En el futuro, este tipo de tecnología será particularmente útil en micro y nanosistemas.En cuanto a las paletas del modelo de bote, el movimiento de las minibombas y las válvulas colocadas dentro de los microcanales se puede controlar desde el exterior sin contacto.
La misma analogía entre engranajes mecánicos y magnéticos se puede explorar más al considerar la interacción entre un cuadrupolo y un imán, cada uno girando alrededor de un eje específico. Una forma de construir un cuadrupolo es colocar cuatro imanes como una cruz, colocados en unde manera que dos polos norte y dos polos sur miren alternativamente hacia el centro. El cuadrupolo puede considerarse como un engranaje con el doble de dientes que el imán único. De modo que cuando el imán gira un ciclo completo, el cuadrupolo gira solo la mitadun ciclo. Al girar el imán, el cuadrupolo gira correspondientemente, como sucedería con un mecanismo de rueda dentada mecánica.
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Materiales proporcionado por Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa - OIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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