淺談磁流變液的應用

王國寧+王善軍+王海鵬

摘要：隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，磁流變液在制造、固化機理、微觀結(jié)構(gòu)、力學分析等方面都取得了豐碩的研究成果，這直接導致近幾年磁流變液在工程中的廣泛應用。本文簡要介紹磁流變液技術(shù)應用的方向及可能應用的領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：磁流變液；應用

磁流變液是由量級的鐵磁性顆粒分散在低粘度的油或水中。同時加入添加劑，提高混合物的穩(wěn)定性、抗腐蝕性、潤滑、抗氧化、pH值、色素、鹽度以及降低酸度。顆粒在外加磁場的作用下被磁化，磁化后的顆粒相互作用聚集成鏈或柱狀有序結(jié)構(gòu)，在宏觀看來，即是由自由流動的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)轭惞虘B(tài)，發(fā)生了相變；而一旦磁場撤去，磁流變液又恢復為自由流動狀態(tài)。

在上個世紀九十年代，磁流變液在制造、固化機理、微觀結(jié)構(gòu)、力學分析等方面都取得了豐碩的研究成果。使人們對磁流變液的認識更加深入，這也直接導致近幾年磁流變液在工程中的廣泛應用。

Lord公司以專業(yè)生產(chǎn)磁流變液和開發(fā)磁流變液商用器件而著稱，同時它也成立了自己的磁流變液研究小組。在磁流變液的制備方面他們解決了許多技術(shù)問題，如沉降、長效性等。Lord公司的產(chǎn)品已被作為實驗、測試、應用的標準。Lord公司目前已申請了幾十項關(guān)于電磁流變液器件方面的專利。Ford汽車公司的磁流變液小組長期從事磁流變液的機理及應用研究。為磁流變液性能的提高以及在汽車上的應用作出了貢獻。

磁流變液在汽車工業(yè)、機器人工業(yè)、高層建筑和橋梁等相關(guān)領(lǐng)域有著廣泛的應用前景和巨大的市場潛力，這已成為廣大科技人員的共識。在日本，一個大型博物館的建筑中利用磁流變液阻尼器來減輕地震對其破壞；在中國洞庭湖大橋上已應用磁流變阻尼器進行斜拉索的減振。另外全球著名的汽車零部件生產(chǎn)商Delphi公司生產(chǎn)的磁流變懸掛裝置已經(jīng)應用在Cadillac豪華轎車上；以生產(chǎn)賽車的防沖擊減震器而著稱的Carrera公司已經(jīng)開發(fā)出第二代磁流變減震器。Lord公司最近開發(fā)出在2A電流下能產(chǎn)生180KN阻尼力的阻尼器，使得磁流變液在建筑、橋梁中用于抗擊地震成為可能。

磁流變液除了可應用在減振、振動控制、降噪等領(lǐng)域外，還可以用于假肢、拋光、洗衣機、閥等。另外兩個比較有趣的應用包括：在癌癥治療中應用磁流變液，這本質(zhì)上是磁流變閥的應用，使腫瘤因為得不到血液而停止生長；聲波在磁流變液中傳播有兩種模態(tài)而且可由磁場控制，因而在聲學中也可以得到應用。

磁流變液已經(jīng)開始受到美國軍方的關(guān)注。美國Army Tank and Armaments Command（TACOM）正在研制能由計算機控制的磁流變懸掛系統(tǒng)來更新當前的悍馬（Hummer）戰(zhàn)車。美國Systems and Planning Analysis，Inc（SPA）正在為阿帕奇AH-64直升機的機關(guān)炮（Chain gun）研發(fā)半主動控制的磁流變反沖阻尼系統(tǒng)。該研究受到美國Army Research Laboratory（ARL）的資助。MIT的Gareth McKinley教授正在使用磁流變液研制瞬時盔甲（instant armor）。正如最新的《黑客帝國》影片所展示的那樣，當危險來臨時，這種盔甲立刻會變成一面堅不可摧的盾牌。該項目受到美國軍方的Army Research Office資助。SatCon Technology Corporation研制出了基于磁流變液的連續(xù)可變傳動裝置（Magnetorheological Fluid-Based Continuously Variable Transmission）。此項工作也受到美國Army Research Office（ARL）的巨額資助。