磁流變液材料的研究進展和應用前景

施貽吉 張鑫 顏鸝瑤

摘要：本篇文章根據(jù)國內外磁流變液研究現(xiàn)狀，從材料的角度出發(fā)，介紹了磁流變液材料的研究進展，對于未來的應用前景和方向進行探討，僅供參考。

關鍵詞：磁流變液材料;研究進展;應用前景

引言：磁流變液的適用性強，質量小，功率耗損少，擁有很高的頻率響應度，在使用過程中會結合振動系統(tǒng)的情況，促使振動幅度逐漸下降，形成最合適的阻尼力，這也就決定了磁流變液材料必然會擁有廣闊的市場以及良好的應用前景。磁流變液研究是國內外熱門課題，國外在這個方面的研究有一定的突破，國內關于磁流變液的相關研究還有較大差距。下面主要從磁流變液材料的研究著手，重點介紹了研究的現(xiàn)狀以及進展，并且對磁流變液材料的應用前景進行展望，希望對我國磁流變液研究和發(fā)展有所啟發(fā)。

一、磁流變液材料的研究進展

磁流變液的研究取得一定的成果，國外學者在研究中發(fā)現(xiàn)磁流變液的磁場中粘度會呈現(xiàn)出直線增長的態(tài)勢，流動性變得越來越差，逐漸向著固態(tài)化發(fā)展，但是如果不施磁場，磁流變液體又會恢復液體狀態(tài)，流動性變強，而這個轉化的過程非常快，在短短的幾毫秒內就能完成，這也是磁流變液體最大的優(yōu)勢，期間對電能的損耗極其少，最適合運用在實時控制中，有助于拓展磁流變液的應用市場。磁流變液在沒有磁場的情況下是液體，施加磁場會固態(tài)化，這時擁有了一定的承擔機械運動產生的力屬性，屈服剪應力比較大，這是工程在運用磁流變液中最希望看到的結果。磁流變液的優(yōu)勢還在于溫度適應性強，最大程度拓展了使用的范圍，可以用在很多領域，并且在實際工作中液體產生的熱脹冷縮不會對屈服應力產生太大影響，使其保持在穩(wěn)定狀態(tài)。磁流變液響應快，達到了毫秒級別，液體保存中不容易出現(xiàn)分層，抗沉降的能力強，存放的時間太長也可能發(fā)生分層，但是在外力的作用立馬會恢復，分子分布均勻。

現(xiàn)階段，磁流變液材料研究是熱門課題，國內外相關專家都致力于這方面研究，希望能夠推動磁流變液材料的發(fā)展，使其運用到各個領域，提高使用價值。可是，實際研究中還有一些問題沒有解決，涉及到的主要有磁流變液材料的響應時間并未達到預期的短暫，而且容易產生沉淀。所以，當前的研究圍繞著核心內容有以下兩個方面：首先就是研究出高分子包覆磁性顆粒、復合顆粒、合金顆粒等，其次需要提升磁流變液沉降的穩(wěn)定性。胡林等科研人員提出了通過化學手段對磁流變液進行處理，利用蛋白質包覆磁流變液，這里需要選用的是高分子蛋白質，確保鐵粉不會發(fā)生氧化反應，意味著高分子磁性顆粒的密度小，表面有了一層保護，從而增強高分子磁性顆粒分散穩(wěn)定性，同時也能達到使得聚集穩(wěn)定的效果。傳統(tǒng)的提高磁流變液屈服應力方法具有一定的局限性，借助于增加體積的辦法，這樣做確實可以達到目的，但是對磁流變裝置要求更高，因此現(xiàn)在研究集中在單一顆粒的磁化上，運用合金顆粒制作磁流變液材料，不僅能最大程度增大磁流變液的屈服應力，還可使其保持沉降的穩(wěn)定。楊仕清等人在研究的過程中，提出了采用多元醇方法制備復合顆粒，使用的顆粒主要有兩種，分別是微孔材料和超細顆粒，磁流變液材料沉降穩(wěn)定性有了很大提升。此外，大小磁性顆粒一起應用，磁性顆粒中加入納米磁性顆粒，實驗中發(fā)現(xiàn)磁流變液材料的剪應力明顯增加，同時還能保證整個懸浮的穩(wěn)定性，這也是磁流變液材料制備一種新方法，懸浮體系中選擇加入一定量的超細磁性顆粒，也可在其中加入納米物質，總之能夠有效的提高磁流變液材料的整體性能，沉降的穩(wěn)定性會變好，顆粒的分布更加勻稱。

二、磁流變液材料的應用前景分析

磁流變液材料才運用中會根據(jù)振動系統(tǒng)的實際情況，生成最佳阻尼力，這就為磁流變液阻尼器創(chuàng)造了良好的市場前景，受到了用戶青睞，因為其可調整磁場強度，主動幅度會逐漸下降。磁流變液材料在汽車行業(yè)的應用廣泛，主要用在汽車配件的生產中，最常見的有減震器，這種新型的減震器好處在于可控制阻尼力，汽車行駛更為可靠和安全，振動控制在合理范圍意味著行車更為舒適。磁流變液材料經常會被用在控制元件中，運用于各個領域的工業(yè)生產，比如制造業(yè)、航天航空等，具有良好的控制力矩效果，控制元件的靈感性高，取得了很好的應用成果。磁流變液材料運用到控制元件中最具有代表性的是制動器以及離合器，同時還借助于磁流變液在磁場作用下液體轉固體的特性，用來制作控制閥門或者回路開合，響應速度快，控制性好。此外，磁流變液材料的特性決定了其運用范圍廣，具有廣闊的市場前景，精密加工中也可使用，也可用于制作機械設備的密封圈，承壓能力強，達到最佳密封效果。

三、結束語

綜上所述，磁流變液材料具有良好的應用前景，現(xiàn)階段的研究集中在解決沉降穩(wěn)定性問題上，提出了高分子包覆磁性顆粒、合金顆粒、復合磁性顆粒等，起到了一定的作用，但是卻影響到了磁化強度，所以加大這方面的研究，并且要結合磁流變液材料的特性，將其運用到工業(yè)生產中去，不斷摸索中提高材料性能，做好磁流變液材料的推廣。

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（作者單位：浙江師范大學）