磁性液体智能材料研究论文

磁流变液（Magnetorheological Fluid , 简称MR流体）属可控流体，是智能材料中研究较为活跃的一支。磁流变液是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体。

1948年Rabinow首先提出了磁流变液的概念。它是将微米尺寸的磁极化颗粒分散于非磁性液体(矿物油、硅油等)中形成的悬浮液。在零场情况下,磁流变液表现为流动性能良好的液体,其表观粘度很小;在强磁场作用下可在短时间(毫秒级)内表观粘度增加两个数量级以上,并呈现类固体特性;而且这种变化是连续的、可逆的,即去掉磁场后又恢复到原来的状态。然而,从50年代到80年代期间,由于没有认识到它的剪切应力的潜在性以及存在悬浮性、腐蚀性等问题,磁流变液发展一直非常缓慢。进人90年代,随着制备技术的提高,磁流变液研究重新焕发了生机,成为当前智能材料研究领域的一个重要分支。目前国外已有十几个国家投巨资,对该项目进行加速研究和开发,竞相发展这一技术。美国LORD公司的Carlson和Weiss等人在磁流变液性能研究和应用开发方面取得了较为突出的成就,使LORD公司在国际上第一个推出商用磁流变器。美国加州州立大学的Zhu和Liu等人对磁流变液的流变学,特别是微观结构进行了大量深入的研究。美国Notre Dame大学的Dyke和Spencer等人将磁流变液阻尼器用于大型结构地震响应的控制。另外,白俄罗斯传热传质研究所的Kordonski等人在磁流变液的抛光和密封应用方面取得了较大的进展。德国Kormann等人在对颗粒直径、表面层等作了适当修饰改进后,已研制出稳定的纳米级磁流变液(具有和磁流体几乎完全相同的组成),在的中等磁场作用下,屈服应力可达4kPa。我国的磁流变液研究工作起步较晚,近几年来国内先后有中国科技大学、复旦大学、重庆大学、西北工业大学、中科院物理所、重庆智能材料结构研究所等数十家科研机构和院校也都相继开展此方面的研究工作。随着研究的深入和MRF性能的提高,该技术开始在机械工程、汽车工程、控制工程、精密仪器加工及航空航天等领域得到初步的应用,已显示了巨大的市场应用潜力。

磁流变液是一种由分散相、连续相与添加剂三部分组成的悬浮液，作为一种智能材料其可以在毫秒级的时间内迅速对磁场变化做出反应。磁流变液具有连续可调、可实现主动控制、低耗能等特点，在机械制造、汽车零部件、精密加工、航空航天、生物医疗等方面均有广泛应用。-超光滑磁流变抛光液-磁流变液的概念是1948年Rabinow首次在美国国家标准局提出的，在外部磁场的作用下，磁流变液内的铁磁性颗粒产生强相互作用力，使磁流变液整体形态由液体状态变为半固体状态。尽管在剪切运动中磁流变液能提供较大的剪切屈服应力，但由于当时磁流变液易沉降结块、可靠性低，使得磁流变液的应用受阻。但电流变液可提供的剪切屈服强度小、所需工作电压高，安全性及经济性低，不能满足生产需求，磁流变液因此再获关注。目前经过大量的尝试，已经制备出了沉降稳定性良好、剪切屈服强度高的商业化磁流变液。随着磁流变液在工程领域应用的深入，磁流变液摩擦磨损对器件密封、剪切屈服强度的影响亟需引起重视，高精度的工程作业也对磁流变液摩擦磨损特性的主动控制提出了要求。由摩擦引起的壁面滑移现象导致磁流变液的真实流变特性难以测得，因此磁流变液的摩擦磨损特性是磁流变领域研究的热点和重点。