磁流變液

磁流變液（Magnetorheological Fluid , 簡稱MR流體）屬可控流體，是智慧型材料中研究較為活躍的一支。磁流變液是由高磁導率、低磁滯性的微小軟磁性顆粒和非導磁性液體混合而成的懸浮體。這種懸浮體在零磁場條件下呈現出低粘度的牛頓流體特性；而在強磁場作用下，則呈現出高粘度、低流動性的Bingham體特性。

基本介紹

• 中文名：磁流變液
• 相關知識：磁流變液定義
• 相關知識2：磁流變液套用範圍
• 相關知識3：磁流變液應滿足的指標

簡介

磁流變液相關知識

1、磁流變液定義

由於磁流變液在磁場作用下的流變是瞬間的、可逆的、而且其流變後的剪下屈服強度與磁場強度具有穩定的對應關係，因此是一種用途廣泛、性能優良的智慧型材料。

2、磁流變液套用範圍

目前，磁流變液已經開始套用於研磨（拋光）工藝、閥門和密封、家庭健身器、機械手的抓持機構、裝配車間不規則形體的依託架、以及自動化儀表、機器人的感測器和採礦、印刷等行業。

在其眾多套用領域當中，研究最多、發展最快的套用領域是汽車座位減振器、剎車器、主動驅動器以及土模機構減振器。

3、磁流變液應滿足的指標

（1）零磁場粘度低，以便使其在磁場作用下，具有同等剪下屈服強度增長時，具有更大的可調範圍。

（2）強磁場下剪下屈服強度高，至少應達到20～30Kpa，這是衡量磁流變液特性的主要指標之一。

（3）雜質干擾小，以增加其使用範圍。

（4）溫度使用範圍寬，即在相當寬的溫度範圍具有極高的穩定性。

（5）回響速度快，最好能達到毫秒級，以使磁流變液減振器作為主動和半主動控制器時，基本不存在時遲問題。

（6）抗沉降性好，長時間存放應基本不分層。

（7）能耗低，在較弱的磁場下可產生較大的剪下屈服強度。

（8）無毒、不揮發、無異味，這是由其套用領域所決定的。

4、磁流變液減振器的特點

（1）磁流變液減振器精確的實時控制

（2）連續可逆變化的阻尼力

（3）低電壓低功耗

（4）工業級的穩定性和耐久性

（5）簡潔的機電結構

（6）使用壽命長

研究概況

1948年Rabinow首先提出了磁流變液的概念。它是將微米尺寸的磁極化顆粒分散於非磁性液體(礦物油、矽油等)中形成的懸浮液。在零磁場情況下，磁流變液表現為流動性能良好的液體，其表觀粘度很小；在強磁場作用下可在短時間(毫秒級)內表觀粘度增加兩個數量級以上,並呈現類固體特性;而且這種變化是連續的、可逆的,即去掉磁場後又恢復到原來的狀態。然而，從50年代到80年代期間,由於沒有認識到它的剪下應力的潛在性以及存在懸浮性、腐蝕性等問題，磁流變液發展一直非常緩慢。進入90年代,隨著製備技術的提高，磁流變液研究重新煥發了生，成為當前智慧型材料研究領域的一個重要分支。

目前國外已有十幾個國家投巨資，對該項目進行加速研究和開發，競相發展這一技術。美國LORD公司的Carlson和Weiss等人在磁流變液性能研究和套用開發方面取得了較為突出的成就，使LORD公司在國際上第一個推出商用磁流變器。美國加州州立大學的Zhu和Liu等人對磁流變液的流變學，特別是微觀結構進行了大量深入的研究。美國Notre Dame大學的Dyke和Spencer等人將磁流變液阻尼器用於大型結構地震回響的控制。另外，白俄羅斯傳熱傳質研究所的Kordonski等人在磁流變液的拋光和密封套用方面取得了較大的進展。德國Kormann等人在對顆粒直徑、表面層等作了適當修飾改進後,已研製出穩定的納米級磁流變液(具有和磁流體幾乎完全相同的組成),在0.2T的中等磁場作用下，屈服應力可達4kPa。我國的磁流變液研究工作起步較晚，近幾年來國內先後有中國科技大學、復旦大學、重慶大學、西北工業大學、中科院物理所、重慶材料研究院等數十家科研機構和院校也都相繼開展此方面的研究工作。隨著研究的深入和MRF性能的提高，該技術開始在機械工程、汽車工程、控制工程、精密儀器加工及航空航天等領域得到初步的套用，已顯示了巨大的市場套用潛力。