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智 能 材 料
磁 流 变 液
磁 流 变 胶
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电 流 变 液
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磁 性 液 体
实 验 室 介 绍
智 能 材 料
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实 验 设 备
 
电 流 变 液

        电流变液(Electrorheological/ER Fluid)是上世纪出现的最重要的智能材料之一,由W.M.Winslow首次发现,其流变性能可以由外加电场控制。它是由高介电常数的固体微粒分散于低介电常数的液态基体后所构成的悬浮体系。

        图1.1可以直观地表示电流变效应。当未加电场时(图1.1a),固体颗粒随机地分布在母液油中,电流变液与普通的牛顿流体相似;然而,当加电场时(图1.1b),颗粒会被瞬时极化成电偶极子,粒子间的相互作用会使固体颗粒形成链并进而形成柱状结构,从而形成屈服应力。其表观粘度可以增加几个数量级。而且这种变化是可逆的,去除电场后,会瞬间(毫秒量级)回复到原来的状态。电流变液这种独特的机电耦合特性为其赢得了广阔的应用前景。

                     

        随着ER流体的性能指标越来越接近实用水平,以及汽车工业看好电流变装置在减振器、离合器等方面的应用前景,电流变学的研究在全球范围内掀起了热潮,美国、英国、日本、德国等国家的大学和公司相继成立了研究机构,从事电流变效应机理和电流变元器件及电流变装置的研究与开发,以占领未来巨大的电流变元器件市场。

        国外80年代末就开展了采用ERF作为工作介质的汽车新型可调阻尼悬架减振器的研究工作,此后有关方面的研究一直没有停止过。最近几年,随着自适应结构技术研究的开展,世界各科技发达国家都对电流变体的研究表现出极大的兴趣,特别是美、日两国更是投入了大量的研究经费,美国“联邦科学工程和技术协调会”的报告中,将电流变体研究列为一个重要领域。并预言在近几年内将导致一系列工业革命,首先是汽车工业技术的革命。

  • 1993年5月,美国能源部“关于电流变液研究需求估A的最终报告”中指出, “电流变液有潜力成为电气-机械转换中能源效率最高的一种,而且价格合理、结构紧凑、响应快速、经久耐用以及可变的动态范围,这些特性是任何其他电气-机械转换方法都无法做到的”。
  • 美国Lord公司己有多种电流变体产品推向市场。
  • Lubrizol公司制造出了半主动型的电流变体汽车悬挂系统,并在福特车上进行了道路实验,极大改善了汽车的平稳性。
  • 德国的Bayer公司研制出了一种结构简单的电流变液作动器。
  • 日本的Onoda等研究了电流变阻尼元件在空间桁架振动的半主动控制中的应用。
  • 美国内华达大学研究了在桥梁及高速公路的支架下安装电流变体减振器,以减少地震带来的损失。
  • 白俄罗斯Korobko研制了电流变液工件夹具。
  • 此外,在电流变体装置方面的研究还有可控离合器,发动机的ER可控支座,可控阻尼器以及埋入ER流体的柔性梁、采用ER流体增强的机器人臂等项研究。

        电流变液的研制、结构演化和机理分析是本实验室最早从事的研究方向之一。多年来,在该方向上成果丰硕,发表多篇高质量论文,申请多项专利。针对目前电流变研究领域中出现的瓶颈,实验室正致力于具有较高动态性能的巨电流变液的研制和力学表征。实验室正致力于具有较高动态性能的巨电流变液的研制和力学表征以及在微流体领域的应用。

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