磁流變液材料的研究進(jìn)展和應(yīng)用前景

施貽吉 張?chǎng)? 顏鸝瑤

摘要：本篇文章根據(jù)國(guó)內(nèi)外磁流變液研究現(xiàn)狀，從材料的角度出發(fā)，介紹了磁流變液材料的研究進(jìn)展，對(duì)于未來(lái)的應(yīng)用前景和方向進(jìn)行探討，僅供參考。

關(guān)鍵詞：磁流變液材料;研究進(jìn)展;應(yīng)用前景

引言：磁流變液的適用性強(qiáng)，質(zhì)量小，功率耗損少，擁有很高的頻率響應(yīng)度，在使用過(guò)程中會(huì)結(jié)合振動(dòng)系統(tǒng)的情況，促使振動(dòng)幅度逐漸下降，形成最合適的阻尼力，這也就決定了磁流變液材料必然會(huì)擁有廣闊的市場(chǎng)以及良好的應(yīng)用前景。磁流變液研究是國(guó)內(nèi)外熱門(mén)課題，國(guó)外在這個(gè)方面的研究有一定的突破，國(guó)內(nèi)關(guān)于磁流變液的相關(guān)研究還有較大差距。下面主要從磁流變液材料的研究著手，重點(diǎn)介紹了研究的現(xiàn)狀以及進(jìn)展，并且對(duì)磁流變液材料的應(yīng)用前景進(jìn)行展望，希望對(duì)我國(guó)磁流變液研究和發(fā)展有所啟發(fā)。

一、磁流變液材料的研究進(jìn)展

磁流變液的研究取得一定的成果，國(guó)外學(xué)者在研究中發(fā)現(xiàn)磁流變液的磁場(chǎng)中粘度會(huì)呈現(xiàn)出直線(xiàn)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，流動(dòng)性變得越來(lái)越差，逐漸向著固態(tài)化發(fā)展，但是如果不施磁場(chǎng)，磁流變液體又會(huì)恢復(fù)液體狀態(tài)，流動(dòng)性變強(qiáng)，而這個(gè)轉(zhuǎn)化的過(guò)程非?？?，在短短的幾毫秒內(nèi)就能完成，這也是磁流變液體最大的優(yōu)勢(shì)，期間對(duì)電能的損耗極其少，最適合運(yùn)用在實(shí)時(shí)控制中，有助于拓展磁流變液的應(yīng)用市場(chǎng)。磁流變液在沒(méi)有磁場(chǎng)的情況下是液體，施加磁場(chǎng)會(huì)固態(tài)化，這時(shí)擁有了一定的承擔(dān)機(jī)械運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的力屬性，屈服剪應(yīng)力比較大，這是工程在運(yùn)用磁流變液中最希望看到的結(jié)果。磁流變液的優(yōu)勢(shì)還在于溫度適應(yīng)性強(qiáng)，最大程度拓展了使用的范圍，可以用在很多領(lǐng)域，并且在實(shí)際工作中液體產(chǎn)生的熱脹冷縮不會(huì)對(duì)屈服應(yīng)力產(chǎn)生太大影響，使其保持在穩(wěn)定狀態(tài)。磁流變液響應(yīng)快，達(dá)到了毫秒級(jí)別，液體保存中不容易出現(xiàn)分層，抗沉降的能力強(qiáng)，存放的時(shí)間太長(zhǎng)也可能發(fā)生分層，但是在外力的作用立馬會(huì)恢復(fù)，分子分布均勻。

現(xiàn)階段，磁流變液材料研究是熱門(mén)課題，國(guó)內(nèi)外相關(guān)專(zhuān)家都致力于這方面研究，希望能夠推動(dòng)磁流變液材料的發(fā)展，使其運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域，提高使用價(jià)值?？墒牵瑢?shí)際研究中還有一些問(wèn)題沒(méi)有解決，涉及到的主要有磁流變液材料的響應(yīng)時(shí)間并未達(dá)到預(yù)期的短暫，而且容易產(chǎn)生沉淀。所以，當(dāng)前的研究圍繞著核心內(nèi)容有以下兩個(gè)方面：首先就是研究出高分子包覆磁性顆粒、復(fù)合顆粒、合金顆粒等，其次需要提升磁流變液沉降的穩(wěn)定性。胡林等科研人員提出了通過(guò)化學(xué)手段對(duì)磁流變液進(jìn)行處理，利用蛋白質(zhì)包覆磁流變液，這里需要選用的是高分子蛋白質(zhì)，確保鐵粉不會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，意味著高分子磁性顆粒的密度小，表面有了一層保護(hù)，從而增強(qiáng)高分子磁性顆粒分散穩(wěn)定性，同時(shí)也能達(dá)到使得聚集穩(wěn)定的效果。傳統(tǒng)的提高磁流變液屈服應(yīng)力方法具有一定的局限性，借助于增加體積的辦法，這樣做確實(shí)可以達(dá)到目的，但是對(duì)磁流變裝置要求更高，因此現(xiàn)在研究集中在單一顆粒的磁化上，運(yùn)用合金顆粒制作磁流變液材料，不僅能最大程度增大磁流變液的屈服應(yīng)力，還可使其保持沉降的穩(wěn)定。楊仕清等人在研究的過(guò)程中，提出了采用多元醇方法制備復(fù)合顆粒，使用的顆粒主要有兩種，分別是微孔材料和超細(xì)顆粒，磁流變液材料沉降穩(wěn)定性有了很大提升。此外，大小磁性顆粒一起應(yīng)用，磁性顆粒中加入納米磁性顆粒，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)磁流變液材料的剪應(yīng)力明顯增加，同時(shí)還能保證整個(gè)懸浮的穩(wěn)定性，這也是磁流變液材料制備一種新方法，懸浮體系中選擇加入一定量的超細(xì)磁性顆粒，也可在其中加入納米物質(zhì)，總之能夠有效的提高磁流變液材料的整體性能，沉降的穩(wěn)定性會(huì)變好，顆粒的分布更加勻稱(chēng)。

二、磁流變液材料的應(yīng)用前景分析

磁流變液材料才運(yùn)用中會(huì)根據(jù)振動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)際情況，生成最佳阻尼力，這就為磁流變液阻尼器創(chuàng)造了良好的市場(chǎng)前景，受到了用戶(hù)青睞，因?yàn)槠淇烧{(diào)整磁場(chǎng)強(qiáng)度，主動(dòng)幅度會(huì)逐漸下降。磁流變液材料在汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用廣泛，主要用在汽車(chē)配件的生產(chǎn)中，最常見(jiàn)的有減震器，這種新型的減震器好處在于可控制阻尼力，汽車(chē)行駛更為可靠和安全，振動(dòng)控制在合理范圍意味著行車(chē)更為舒適。磁流變液材料經(jīng)常會(huì)被用在控制元件中，運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域的工業(yè)生產(chǎn)，比如制造業(yè)、航天航空等，具有良好的控制力矩效果，控制元件的靈感性高，取得了很好的應(yīng)用成果。磁流變液材料運(yùn)用到控制元件中最具有代表性的是制動(dòng)器以及離合器，同時(shí)還借助于磁流變液在磁場(chǎng)作用下液體轉(zhuǎn)固體的特性，用來(lái)制作控制閥門(mén)或者回路開(kāi)合，響應(yīng)速度快，控制性好。此外，磁流變液材料的特性決定了其運(yùn)用范圍廣，具有廣闊的市場(chǎng)前景，精密加工中也可使用，也可用于制作機(jī)械設(shè)備的密封圈，承壓能力強(qiáng)，達(dá)到最佳密封效果。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，磁流變液材料具有良好的應(yīng)用前景，現(xiàn)階段的研究集中在解決沉降穩(wěn)定性問(wèn)題上，提出了高分子包覆磁性顆粒、合金顆粒、復(fù)合磁性顆粒等，起到了一定的作用，但是卻影響到了磁化強(qiáng)度，所以加大這方面的研究，并且要結(jié)合磁流變液材料的特性，將其運(yùn)用到工業(yè)生產(chǎn)中去，不斷摸索中提高材料性能，做好磁流變液材料的推廣。

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（作者單位：浙江師范大學(xué)）