磁流變液材料專利申請分析

帥海川

摘 要：磁流變液是一種智能材料，已在減振器領(lǐng)域有了非常廣泛的應用，磁流變液對磁場的響應迅速，并且阻尼可控、可逆，本文針對磁流變液材料專利申請的區(qū)域、申請人以及時間分布展開分析

關(guān)鍵詞：磁流變液；減振；專利

磁流變液（MRF，magneto-rheological fluid）是一種含有磁性微粒的特殊液體，由基液、懸浮于基液中的磁性顆粒和穩(wěn)定劑構(gòu)成。在零磁場下，磁流變液中磁性顆粒分布是雜亂的，呈現(xiàn)出低粘度的牛頓流體特性；而在強磁場作用下，卻有規(guī)則地沿磁場方向成鏈或鏈束狀排列，呈現(xiàn)出高粘度低流動性的賓漢（bingham）流體特性，強磁場作用使得磁性顆粒在兩極板之間形成鏈束狀結(jié)構(gòu)，阻礙了流體的正常流動。而且，在磁場較弱時，鏈數(shù)量少、長度短、直徑細，剪斷所需的外力較小，相應的磁流變液剪切屈服強度低；隨著外磁場的不斷增加，磁流變液中鏈束數(shù)量增加、長度加長、直徑變粗，剪切外力也增加，相應的磁流變液粘度和阻尼也提高。如果磁場按一定規(guī)律變化，磁流變液粘度和阻尼也同規(guī)律快速變化（毫秒級）。

磁流變液材料由于具有阻尼特性可控、可逆，阻尼變化的響應速度快的特點，將其應用到減振器上，可連續(xù)可控地調(diào)節(jié)減振器的輸出，易于實現(xiàn)計算機對變阻尼進行實時控制，因而廣泛的應用于汽車、精密加工機床、航空、建筑等領(lǐng)域。

1 申請量及申請地域分析

磁流變液自1948年被發(fā)明以來，由于在最初的應用過程中遇到了磁性顆粒沉降、磨損等問題，在很長一段時間內(nèi)沒有得到廣泛的應用，直到1984年美國國家標準局（ANSI）成功研制了較為穩(wěn)定并且屈服應力較大的磁流變液材料，磁流變液才逐漸受到重視并得到廣泛的應用。從80年代中期至2000年磁流變阻尼器的專利申請一直處于相對較低的水平，2000年至2010年申請量開始逐漸增長，2011年增速達到頂峰，之后歷年申請量都維持在較高的水平。而磁流液減振器在國內(nèi)的研究起步較晚，國內(nèi)申請人最早于2002年提交了第一件磁流變液材料的專利申請，進入2000年以后，隨著中國經(jīng)濟的高速發(fā)展，尤其是汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，磁流變液減振器的專利申請在中國也呈現(xiàn)出高速增長狀態(tài)。

從圖1中可以看出申請量排名前五位的國家和地區(qū)分別是美國、歐洲（其中未包涵俄羅斯）、日本、中國、韓國、德國，這六個國家和地區(qū)占據(jù)了所有專利申請的86%。

圖2反映了磁流變液材料專利申請的原創(chuàng)國分布，從圖中可以看出美國占據(jù)了總量的55%，可見美國在這一領(lǐng)域的技術(shù)實力處于領(lǐng)先地位。中國在這一領(lǐng)域的研究起步比較晚，進入90年代中期才有磁流變液材料的專利申請，并且全都是外國公司的申請，直到2002年才首次出現(xiàn)國內(nèi)申請人的專利申請。2001年中國加入WTO以后經(jīng)濟高速增長，汽車和建筑行業(yè)發(fā)展迅速，對可控型智能減振裝置的需求也越來越大，促使國內(nèi)外申請人加大對磁流變液這種智能減振材料的研發(fā)投入，中國在這一時期的專利申請量增幅很快，逐漸趕上了日本和歐洲。

2 申請人分析

通過統(tǒng)計磁流變液減振器領(lǐng)域的申請人的專利申請量，分析得出該領(lǐng)域排名前3位的申請人，按申請量從高到低的順序排名如下：1、洛德公司（Lord Corp 美國）；2、德爾福電器（DELPI 美國）；3、通用汽車（General Motor 美國）?；趯＠畔⒕C合分析可以得出該領(lǐng)域申請人的主要特點：申請人主要集中在美國，申請人主體主要為企業(yè)，美國在這一領(lǐng)域的核心技術(shù)研發(fā)比中國早將近20年，排名前三位的申請人的專利申請量顯著多于其余申請人。目前國內(nèi)的申請人主體主要為高等院校，國內(nèi)申請人在該領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展已經(jīng)較為成熟的基礎上，其研究重點主要集中在進一步通過改進磁流變液的組分提高磁流變液的抗沉降性能、耐磨性以及零場粘度等。

3 技術(shù)發(fā)展脈絡

基于磁流變液材料的專利申請文獻分析如下：90年代之前，磁流變液中的磁響應顆粒大致包括鐵粉、氧化鐵粉，基液包括礦物油、硅油等，這類材料分散性以及耐磨損性能較差，磁響應強度不高；1992年洛德公司提出了采用鐵鈷合金粉末和鐵鎳合金粉末的混合物作為磁響應顆粒，可以顯著提高磁流變液的磁響應強度；1997年洛德公司提出了在磁流變液的基液中加入磷添加劑，可以提高磁流變液材料的耐久性；2005年通用汽車公司提出了在磁流變液中加入兩種不同磁響應強度的磁響應顆粒，從而降低磁流變液的零場粘度；2008年通用公司提出了在磁流變液中加入有機磷酸酯，可以防止鐵磁性顆粒沉降，進一步提高磁流變液的耐久性；2012年德爾福公司提出了在磁流變液中加入非磁性的形狀記憶合金顆粒，可以提高磁響應顆粒的懸浮穩(wěn)定性，防止沉降；2012年洛德公司提出了采用多元醇作為基液代替?zhèn)鹘y(tǒng)的油基磁流變液進一步降低了零場粘度，提高磁響應顆粒的分散性，同時降低顆粒的磨損。通過專利分析可以看出磁流變液材料的研究主要圍繞提高磁響應顆粒的沉降穩(wěn)定性、降低零場粘度、提高動態(tài)輸出以及降低磁響應顆粒的磨損幾方面進行。

4 結(jié)束語

本文從專利申請角度對磁流變液材料研究發(fā)展進行了分析和整理，重點對各國專利申請量以及重要申請人進行了整理。國內(nèi)申請人應在充分了解該領(lǐng)域?qū)＠植记闆r的基礎上，積極研究探索，圍繞關(guān)鍵技術(shù)深入挖掘，提高核心競爭力。

參考文獻

[1]王鴻云等磁流變液的研究與應用.機械設計2008（5）1-4

[2]浦鴻汀等磁流變液材料的研究進展和應用前景.化工進展2005（2）132-136endprint