磁流变液

磁流变液相关知识

1、磁流变液定义

由于磁流变液在磁场作用下的流变是瞬间的、可逆的、而且其流变后的剪切屈服强度与磁场强度具有稳定的对应关系，因此是一种用途广泛、性能优良的智能材料。

2、磁流变液应用范围

目前，磁流变液已经开始应用于研磨（抛光）工艺、阀门和密封、家庭健身器、机械手的抓持机构、装配车间不规则形体的依托架、以及自动化仪表、机器人的传感器和采矿、印刷等行业。

在其众多应用领域当中，研究最多、发展最快的应用领域是汽车座位减振器、刹车器、主动驱动器以及土模机构减振器。

3、磁流变液应满足的指标

（1）零磁场粘度低，以便使其在磁场作用下，具有同等剪切屈服强度增长时，具有更大的可调范围。

（2）强磁场下剪切屈服强度高，至少应达到20～30Kpa，这是衡量磁流变液特性的主要指标之一。

（3）杂质干扰小，以增加其使用范围。

（4）温度使用范围宽，即在相当宽的温度范围具有极高的稳定性。

（5）响应速度快，最好能达到毫秒级，以使磁流变液减振器作为主动和半主动控制器时，基本不存在时迟问题。

（6）抗沉降性好，长时间存放应基本不分层。

（7）能耗低，在较弱的磁场下可产生较大的剪切屈服强度。

（8）无毒、不挥发、无异味，这是由其应用领域所决定的。

4、磁流变液减振器的特点

（1）磁流变液减振器精确的实时控制

（2）连续可逆变化的阻尼力

（3）低电压低功耗

（4）工业级的稳定性和耐久性

（5）简洁的机电结构

（6）使用寿命长

1948年Rabinow首先提出了磁流变液的概念。它是将微米尺寸的磁极化颗粒分散于非磁性液体(矿物油、硅油等)中形成的悬浮液。在零磁场情况下，磁流变液表现为流动性能良好的液体，其表观粘度很小；在强磁场作用下可在短时间(毫秒级)内表观粘度增加两个数量级以上,并呈现类固体特性;而且这种变化是连续的、可逆的,即去掉磁场后又恢复到原来的状态。然而，从50年代到80年代期间,由于没有认识到它的剪切应力的潜在性以及存在悬浮性、腐蚀性等问题，磁流变液发展一直非常缓慢。进入90年代,随着制备技术的提高，磁流变液研究重新焕发了生，成为当前智能材料研究领域的一个重要分支。

目前国外已有十几个国家投巨资，对该项目进行加速研究和开发，竞相发展这一技术。美国LORD公司的Carlson和Weiss等人在磁流变液性能研究和应用开发方面取得了较为突出的成就，使LORD公司在国际上第一个推出商用磁流变器。美国加州州立大学的Zhu和Liu等人对磁流变液的流变学，特别是微观结构进行了大量深入的研究。美国Notre Dame大学的Dyke和Spencer等人将磁流变液阻尼器用于大型结构地震响应的控制。另外，白俄罗斯传热传质研究所的Kordonski等人在磁流变液的抛光和密封应用方面取得了较大的进展。德国Kormann等人在对颗粒直径、表面层等作了适当修饰改进后,已研制出稳定的纳米级磁流变液(具有和磁流体几乎完全相同的组成),在0.2T的中等磁场作用下，屈服应力可达4kPa。我国的磁流变液研究工作起步较晚，近几年来国内先后有中国科技大学、复旦大学、重庆大学、西北工业大学、中科院物理所、重庆材料研究院等数十家科研机构和院校也都相继开展此方面的研究工作。随着研究的深入和MRF性能的提高，该技术开始在机械工程、汽车工程、控制工程、精密仪器加工及航空航天等领域得到初步的应用，已显示了巨大的市场应用潜力。