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智 能 材 料
磁 流 变 液
磁 流 变 胶
磁流变弹性体
电 流 变 液
剪切增稠液
磁 性 液 体
实 验 室 介 绍
智 能 材 料
振 动 控 制
微机电系统
纳米颗粒运动
实 验 设 备
 
磁 流 变 液

        磁流变液(Magnetorheological Fluid,简称MRF)是一种新型的智能材料,在外磁场的作用下,能产生明显的磁流变效应(Magnetorheological Effect,简称MRE),流体的屈服应力和表观粘度有2~3个数量级的变化,表现为类似固体的性质,而当撤除外加磁场的作用时,流体又恢复原来的流动性质,即在液态和固态之间进行快速可逆的转换,且这种转换是在毫秒量级的时间内完成的。由于该材料的响应快(ms量级)、可逆性好(撤去磁场后,又恢复初始状态)、以及通过调节磁场大小来控制材料的力学性能连续变化,因而近年来在汽车、建筑、振动控制等领域得到广泛应用。

                                          

磁流变技术的应用

        磁流变液的研究是在电流变液的基础上发展起来的,一般认为Winslow在20世纪40年代末期发现了电流变现象。现在普遍公认的最早关于磁流变液的工作始于美国国家标准局的Jacob Rabinow,在20世纪40年代末至50年代初,Rabinow发现了磁流变效应并开始研究磁流变液及其应用装置(离合器)。自从上世纪80年代以来,各国都有大量的科研机构相继投入磁流变技术相关器件与系统的研发,产生了形形色色的针对不同应用对象的磁流变阻尼器,在磁流变阻尼器的开发和应用方面,美国Lord 公司、马里兰大学、内华达大学、宾夕法尼亚大学和TRW 研究所等的工作较为出色,其应用对象涵盖了桥梁、建筑、乘用车、重型卡车、山地、自行车、义肢以及枪炮后坐力控制等。

 

磁流变阻尼器在汽车中的应用

 
应用磁流变阻尼器的桥梁


应用磁流变阻尼器的大楼

 
应用磁流变阻尼器的座椅


集成磁流变阻尼器的假肢和康复机

 
磁流变阻尼器在军事武器上的应用

 

 

实验室磁流变液的研制

        近年来致力于改善磁流变液沉降稳定性的工作主要可以分成两类,一类是利用制备复合磁性颗粒改善稳定性;另一类是在磁流变液中加入某些添加剂来改善弥散颗粒的沉降稳定性。然而这些方法使用的磁性颗粒大多粒径很小,其磁流变效应很低,无法适应工程器件对力学性能的要求。而针对在一般实用磁流变液中普遍使用的微米级羰基铁粉(Carbonyl Iron (CI))表面处理研究较少,因此基于羰基铁粉表面修饰改性从而改善其沉降稳定性的研究显然非常迫切,因此实验室研发了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)包裹的羰基铁粉,改善了磁流变液的性能。


CI和CI/PMMA颗粒在电镜下的形貌


CI/PMMA磁流变液性能

        下图为体积分数为30%的基于CI和CI-PMMA的磁流变液静置4月后图片,可见CI-PMMA基磁流变液沉降性能明显优于CI基磁流变液。下排是为了方便观察,将体积分数为30%的基于CI和CI-PMMA的磁流变液稀释10倍后观察其沉降过程。

磁流变液应用研究

        通过长期的研究,实验室已制备出性能稳定、效应显著的磁流变液样品;并自行研制出一款碟片旋转剪切式磁流变性能测试系统;开发出多款旋转式阻尼器,其中多片式阻尼器已被应用到多功能健身器中。开发多款新型的直线型阻尼器,用于汽车、高速列车等多种交通工具的减振。



实验室研发旋转式阻尼器


在康复机上的应用

用于汽车减振的小型磁流变减振器

用于高速列车减振的大型磁流变减振器

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