磁流變液技術(shù)第期

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1、磁流變液技術(shù)圖書館信息部摘要近年來，磁流變液技術(shù)在工程技術(shù)領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。文章介紹了磁流變液的基本原理、理化特性以及當(dāng)前的研究與發(fā)展情況。并舉例說明了磁流變液在減振、振動(dòng)控制、降噪等領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。關(guān)鍵詞磁流變液流變特性阻尼減振磁流變液(MagnetorheologicalFluid,簡(jiǎn)稱MRFluid)是一種可控流體。它由量級(jí)的鐵磁性顆粒分散在低粘度的油或水中，同時(shí)加入添加劑，提高混合物的穩(wěn)定性、抗腐蝕性、潤滑、抗氧化、pH值、色素、鹽度以及降低酸度。在外部磁場(chǎng)作用下，其性能（如磁學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)及流變學(xué)等性能）可發(fā)生顯著、迅速（在毫秒級(jí)時(shí)間內(nèi)）、連續(xù)且基本完全

2、可逆的變化。以流變性能為例，顆粒在外加磁場(chǎng)的作用下被磁化，磁化后的顆粒相互作用聚集成鏈或柱狀有序結(jié)構(gòu)，即流動(dòng)性良好的牛頓流體在瞬間流變?yōu)榫哂幸欢羟星?qiáng)度的Bingham類固體。在宏觀上看來，是由自由流動(dòng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)轭惞虘B(tài)，發(fā)生了相變；而一旦磁場(chǎng)撤去，磁流變液又恢復(fù)為自由流動(dòng)狀態(tài)。在上個(gè)世紀(jì)九十年代，磁流變液在制備、固化機(jī)理、微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)分析等方面都取得了豐碩的研究成果，使人們對(duì)磁流變液的認(rèn)識(shí)更加深入，直接導(dǎo)致近幾年磁流變液在工程中的廣泛應(yīng)用。到目前為止，磁流變液技術(shù)已經(jīng)滲透到機(jī)械、采礦、自動(dòng)化儀表、印刷等行業(yè)，包括應(yīng)用磁流變液制作的家庭健身器械、機(jī)械手的抓持機(jī)構(gòu)、裝配車間不規(guī)則

3、形體的依托架、閥門和密封、機(jī)器人傳感器、減振器等。應(yīng)用磁流變液的流變特性制作的器件通常具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗小、可控性強(qiáng)、易于集成到控制系統(tǒng)中等優(yōu)點(diǎn)。磁流變液在減振、振動(dòng)控制、降噪等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用價(jià)值，采用磁流變液技術(shù)的阻尼器，因其具有能耗低、出力大、響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、阻尼力連續(xù)順逆可調(diào)，并可方便地與微機(jī)控制結(jié)合等優(yōu)良特點(diǎn)，已經(jīng)成為新一代高性能和智能化的減振裝置。在汽車工業(yè)、機(jī)器人工業(yè)、高層建筑和橋梁等相關(guān)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景和巨大的市場(chǎng)潛力。在日本，一個(gè)大型博物館的建筑中利用磁流變液阻尼器來減輕地震對(duì)其破壞；在中國洞庭湖大橋上已應(yīng)用磁流變阻尼器進(jìn)行斜拉索的減振。另外全球著名的

4、汽車零部件生產(chǎn)商Delphi公司生產(chǎn)的磁流變懸掛裝置已經(jīng)應(yīng)用在Cadillac豪華轎車上；以生產(chǎn)賽車的防沖擊減震器而著稱的Carrera公司已經(jīng)開發(fā)出第二代磁流變減震器。Lord公司最近開發(fā)出在2A電流下能產(chǎn)生180KN阻尼力的阻尼器，使得磁流變液在建筑、橋梁中用于抗擊地震成為可能。除了可應(yīng)用在減振、振動(dòng)控制、降噪等領(lǐng)域外，磁流變液7/7還可以用于假肢、拋光、洗衣機(jī)、閥等。另外兩個(gè)比較特殊的應(yīng)用包括：在癌癥治療中應(yīng)用磁流變液，這本質(zhì)上是磁流變閥的應(yīng)用，使腫瘤因?yàn)榈貌坏窖憾Ｖ股L(zhǎng)；聲波在磁流變液中傳播有兩種模態(tài)而且可由磁場(chǎng)控制，因而在聲學(xué)中也可以得到應(yīng)用。Lord公司以專業(yè)生產(chǎn)磁流

5、變液和開發(fā)磁流變液商用器件而著稱，同時(shí)它也成立了自己的磁流變液研究小組。在磁流變液的制備方面他們解決了許多技術(shù)問題，如沉降、長(zhǎng)效性等。Lord公司的產(chǎn)品已被作為實(shí)驗(yàn)、測(cè)試、應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。Lord公司目前已申請(qǐng)了幾十項(xiàng)關(guān)于電磁流變液器件方面的專利。此外，F(xiàn)ord汽車公司的磁流變液小組長(zhǎng)期從事磁流變液的機(jī)理及應(yīng)用研究，也為磁流變液性能的提高以及在汽車上的應(yīng)用做出了貢獻(xiàn)。近年來，磁流變液已受到美國軍方的關(guān)注。美國ArmyTankandArmamentsCommand(TACOM)正在研制能由計(jì)算機(jī)控制的磁流變懸掛系統(tǒng)來更新當(dāng)前的悍馬（Hummer）戰(zhàn)車。美國SystemsandPlannin

6、gAnalysis,Inc(SPA)正在為阿帕奇AH-64直升機(jī)的機(jī)關(guān)炮(Chaingun)研發(fā)半主動(dòng)控制的磁流變反沖阻尼系統(tǒng)。該研究受到美國ArmyResearchLaboratory(ARL)的資助。MIT的GarethMcKinley教授正在使用磁流變液研制瞬時(shí)盔甲(instantarmor)。正如最新的《黑客帝國》影片所展示的那樣，當(dāng)危險(xiǎn)來臨時(shí)，這種盔甲立刻會(huì)變成一面堅(jiān)不可摧的盾牌。該項(xiàng)目受到美國軍方的ArmyResearchOffice資助。SatConTechnologyCorporation研制出了基于磁流變液的連續(xù)可變傳動(dòng)裝置(MagnetorheologicalFl

7、uid-BasedContinuouslyVariableTransmission)。此項(xiàng)工作也受到美國ArmyResearchOffice(ARL)的巨額資助。1、磁流變液的理化特性1.1磁流變液的基本組成磁流變液主要由磁性顆粒、基礎(chǔ)液、添加劑三部分組成。1、磁性顆粒在外加磁場(chǎng)作用下，磁流變液中的磁性顆粒產(chǎn)生鏈化作用，是磁流變液產(chǎn)生磁流變效應(yīng)的核心。根據(jù)磁流變效應(yīng)機(jī)理研究結(jié)論，磁性顆粒具有以下特點(diǎn)：①通常磁性顆粒的所用的磁性材料都屬于鐵、鈷、鎳等材料；②