智能磁性材料及其應(yīng)用

智能磁性材料及其應(yīng)用

ID:23119510

大小:224.50 KB

頁數(shù):6頁

時間:2018-11-04

智能磁性材料及其應(yīng)用_第1頁
智能磁性材料及其應(yīng)用_第2頁
智能磁性材料及其應(yīng)用_第3頁
智能磁性材料及其應(yīng)用_第4頁
智能磁性材料及其應(yīng)用_第5頁
資源描述:

《智能磁性材料及其應(yīng)用》由會員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。

1、1前言???材料是人類進(jìn)步的標(biāo)志和里程碑,是能為人們制造有用器件的物質(zhì)。像建筑材料、金屬材料、陶瓷材料等關(guān)系我們衣、食、住、行之類的東西,常常稱做普通(或傳統(tǒng))材料。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,在航空航天、電子、電力、石油工業(yè)、通信等領(lǐng)域里,對使用的材料提出了更新、更高的要求,因此尋求新的、具有比傳統(tǒng)材料更優(yōu)異性能的材料則是當(dāng)代材料科學(xué)發(fā)展的必然趨勢。這種新材料已成為當(dāng)今高新技術(shù)的一種象征。一些具有特殊功能的智能材料、超導(dǎo)材料、非晶材料、納米材料、生物材料等,已成為推動社會發(fā)展和人類進(jìn)步極為重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。???本文在闡述智能材料的基本概念之后,著重介紹了三種智能磁性材料即磁

2、性液體、磁流變液和稀土超磁致伸縮材料與應(yīng)用。???2智能材料的基本概念???在航空發(fā)展史上,人們都記得高速飛行的飛機(jī)若偶遇高空寒流、大風(fēng)或者受力等情況,往往會發(fā)生機(jī)翼或機(jī)體斷裂甚至機(jī)毀人亡的悲慘事故,這是我們不希望的。如果在飛機(jī)剛一出現(xiàn)斷裂時能自動“打上繃帶”進(jìn)行自我搶救即可避免不幸事故的發(fā)生。這種能給飛機(jī)自動“打上繃帶”的材料就是一種智能材料或機(jī)敏材料。它是20世紀(jì)80~90年代迅速發(fā)展起來的新型功能材料,它能把高技術(shù)傳感器(或敏感元件)與結(jié)構(gòu)、功能材料結(jié)合為一體成為一種有“感覺”、“感知”并能自我修復(fù)、似乎具有生命活力的材料。???例如在一種高性能復(fù)合材料中嵌入細(xì)小的

3、縱橫交錯的光纖材料,就像“神經(jīng)”那樣會感覺出飛機(jī)所受的不同壓力。測量光纖傳輸光時的各種變化即能測出所受的壓力,在極端條件下光纖會斷裂而信號中斷并發(fā)出警告,這就是智能材料的功能。???如此說來,智能材料就是模仿生命系統(tǒng),能感知應(yīng)力、熱、光、電、磁、化學(xué)等環(huán)境條件的變化,而且能實時地改變自身一種或多種性能參數(shù),作出人們所期望的、與變化后的環(huán)境相適應(yīng)的響應(yīng)從而予以控制的一種復(fù)合材料。也就是說智能材料應(yīng)當(dāng)具有將感知(傳感器)、執(zhí)行(驅(qū)動器)和信息三者集于一體的功能,使無生命的材料變成了似乎有生命的系統(tǒng)。???3智能磁性材料及其應(yīng)用???具有上述智能功能的磁性材料目前有三種,即磁性

4、液體、磁流變液和稀土超磁致伸縮材料,下面分別予以介紹。???3.1磁性液體???磁性液體(Magneticliguid)又稱磁性流體(Magneticfluid)或鐵磁流體(Ferrofluid)、磁性膠體(Magneticcolloids),通常簡稱磁液。它是由納米級鐵氧體(如Fe3O4、Co-Fe2O4、MnZn等)、Fe、Ni、Co金屬及其合金或鐵磁性氮化鐵FexN(2<x≤8)超細(xì)磁性顆粒借助表面活性劑高度、均勻彌散于載液(基液)(如有機(jī)溶劑、油或水)中所形成的一種穩(wěn)定的膠體溶液,是固、液相混的二相流體,兼有液體的流動性和磁性材料的磁性,目前還發(fā)展了復(fù)合磁性液體材

5、料。因此磁性液體有著一般固態(tài)磁性材料所不具備的獨特的性質(zhì)和功能,在電、磁、流變力學(xué)、聲、光、熱等方面顯現(xiàn)出多功能的特點,所以它一出現(xiàn)就受到世界各發(fā)達(dá)國家的重視并廣泛應(yīng)用于科學(xué)和工程技術(shù)領(lǐng)域中,現(xiàn)已深入到電子、化工、能源、冶金、儀表、環(huán)保、醫(yī)療等各個領(lǐng)域,顯現(xiàn)出廣闊的市場前景。???當(dāng)外磁場作用于磁液,磁性粒子的磁矩立刻沿磁場方向取向,其全部磁液的磁化強(qiáng)度隨著磁場的增強(qiáng)而增強(qiáng);當(dāng)取消外場時磁矩很快就隨機(jī)化了。在一個梯度磁場中磁液被磁化并且向高場區(qū)移動。這就意味著磁液可以精確定位并由外磁場加以控制。磁液產(chǎn)生的這種保持力取決于外加磁場強(qiáng)度和磁液的飽和磁化強(qiáng)度值,這是其一。其二,

6、磁液的流變粘度隨外加磁場增強(qiáng)而增高,從而它的阻尼作用也增大。因此這兩種功能均受外加磁場所控制,顯然具有了智能化的特性。???利用前一種特性可在機(jī)器人中制作機(jī)器人關(guān)節(jié)和機(jī)械手(圖1、圖2)。在圖1所示的機(jī)器人關(guān)節(jié)中,(a)為機(jī)器人關(guān)節(jié),(b)為促動器驅(qū)動源。當(dāng)把磁液充入柔軟的薄膜密封容器內(nèi)時便構(gòu)成了一個驅(qū)動源,將它裝在機(jī)器人兩臂之間??刂迫萜鲀?nèi)通電線圈的通與斷即可使密封容器內(nèi)的磁液界面發(fā)生形變而動作,從而形成了一個柔軟的關(guān)節(jié)。這種關(guān)節(jié)具有靈活、驅(qū)動軸不易打滑、無磨擦、壽命較長的特點。???圖2為工業(yè)用機(jī)械手夾鉗示意圖,利用氣缸4內(nèi)的空氣使活塞3移動以驅(qū)動永磁體2。由于永磁體

7、的移動,使磁液5受到的磁場強(qiáng)度產(chǎn)生變化,從而使磁液受到不同的體積力,驅(qū)使彈性膜發(fā)生不同形變,夾鉗6即可自由動作。應(yīng)用后一特性可制作各種阻尼器、減震器、緩沖器、聯(lián)軸器、制動器和閥門等。圖3為一種慣性阻尼器結(jié)構(gòu)示意圖??梢姡瑘A柱狀永磁體6作為慣性材料被懸浮于磁液5中而構(gòu)成了阻尼器。在運(yùn)行時,阻尼器同心地與馬達(dá)的軸2聯(lián)接,通過磁液膜被剪切而建立起來的粘滯剪切力消耗掉由旋轉(zhuǎn)軸2接收來的旋轉(zhuǎn)能,從而實現(xiàn)阻尼。?????????3.2磁流變液(MRF)???磁流變液(Magnetorheologicalfluid,MRF)是一種具有良好發(fā)

當(dāng)前文檔最多預(yù)覽五頁,下載文檔查看全文

此文檔下載收益歸作者所有

當(dāng)前文檔最多預(yù)覽五頁,下載文檔查看全文
溫馨提示:
1. 部分包含數(shù)學(xué)公式或PPT動畫的文件,查看預(yù)覽時可能會顯示錯亂或異常,文件下載后無此問題,請放心下載。
2. 本文檔由用戶上傳,版權(quán)歸屬用戶,天天文庫負(fù)責(zé)整理代發(fā)布。如果您對本文檔版權(quán)有爭議請及時聯(lián)系客服。
3. 下載前請仔細(xì)閱讀文檔內(nèi)容,確認(rèn)文檔內(nèi)容符合您的需求后進(jìn)行下載,若出現(xiàn)內(nèi)容與標(biāo)題不符可向本站投訴處理。
4. 下載文檔時可能由于網(wǎng)絡(luò)波動等原因無法下載或下載錯誤,付費(fèi)完成后未能成功下載的用戶請聯(lián)系客服處理。