智能磁性材料及其应用_安规与电磁兼容网

智能磁性材料及其应用

2007-11-13 中国西南应用磁学研究所余声明2940

应用后一特性可制作各种阻尼器、减震器、缓冲器、联轴器、制动器和阀门等。图3为一种惯性阻尼器结构示意图。可见，圆柱状永磁体6作为惯性材料被悬浮于磁液5中而构成了阻尼器。在运行时，阻尼器同心地与马达的轴2联接，通过磁液膜被剪切而建立起来的粘滞剪切力消耗掉由旋转轴2接收来的旋转能，从而实现阻尼。

3.2 磁流变液(MRF)[1, 4]

磁流变液(Magnetorheological fluid，MRF)是一种具有良好发展前景和工程应用价值的新型智能材料，它是由微米级(1~10m)磁性颗粒(如铁(Fe))、钴(Co)、镍(Ni)及其合金、铁氧体等)、载液(如矿物油、硅油、水和其他复杂的混合体等)和表面活性剂组成的稳定的悬浮液体。在外加磁场作用下，会产生明显的磁流变效应：在固体与液态之间进行毫秒(ms)级快速可逆转化，其粘度保持连续无级可控，可实现实时主动控制，耗能极小，因而在航空航天、机械工程、汽车工业、精密加工、建筑工程、医疗卫生等领域广泛应用，可完成智能传动、制动、减振、降噪等功能，制成阀式、剪切式和挤压式各类磁流变液器件，如液压控制伺服阀、离合器与制动器、振动悬架、减振器等。

磁流变液的粘度在磁场作用下会逐渐增大，当磁场强度大到一定值时由液态完全转变成固态，其过程快速可逆，这是最引人注目的特性；同时磁流变液具有较大的屈服应力，在240kA/m时可达100kPa，是电流变液的20~50倍；并且磁流变液具有良好的动力学和温度稳定性，因而近年来受到了国内外科技界和工业界的高度重视，美国、日本、德国等国的许多科学家和一些企业纷纷投资开展研究，并且已有产品专利与不同型号的磁流变液产品上市。

图4是美国Lord公司推出的轻负载阻尼器SD-1000-2型结构示意图。该减振阻尼器总长(活塞伸出后)21.5cm，缸体直径3.8cm，共用磁流变液50ml，行程±2.5cm。在0~3V直流电压下活塞头部线圈产生0~1A的电流，于是在活塞头部流孔周围产生磁场以控制MRF的流通使其变粘直至固化，从而改变阻尼大小。这种阻尼器最大功率小于10W，产生的阻尼力超过3000N，在－40~150℃温度范围内变化率小于10%，响应时间为8ms。一种商品化的磁流变液卡车座位减振器，全长15cm，有效流体需量仅0.3cm3，耗功仅15W，代替普通减振器，使卡车座位振幅减小50%以上(图5)，大大减少了卡车司机在矿山崎岖道路上驾车的危险。