第一章磁流变体材质和结构
致流变体在外加场强作用下,其粘度显著提高的原因是链状结构的产生,MR抗剪强度大于ER是由于MR中磁性链间粒子间吸引力高于ER中电极性粒子吸引力,因而在寻求高强度MR弥散质时,人们着眼于:
(1)流变效应是一种可逆变化,因此,它的磁滞回线必须狭窄,内聚力较小,而磁导率很大,尤其是磁导率的初始值和极大值必须很大。
(2)磁流变效应应具有较大的磁饱和强度,以便使得尽可能大的“磁流”通过磁流变体流体的横磁截面,从而给颗粒相互间提供尽可能大的能量。
(3)磁流变体在接通交流电的工作期间内,全部损耗都应该是一个很小的量。
(4)磁流变体中的强磁性粒子的分布必须均匀,且分布率保持不变,这样才能保证其高度磁化及稳定性。
(5)为了防止磁流变体被磨损并改变性能,磁流变体必须具备极高的“击穿磁场”。
(6)一般来说,磁流变体的稳定性不应随温度变化而改变,即在相当宽的温度范围具有极高的稳定性。
现在MR流体中所用的磁性材料多是由铁、钴、镍等多畴材料组成,其比重都比基液相的比重大,因而沉淀是一个大化剂的方法,类似于乳化液把弥散质和连续相联结起来。而白俄罗斯的Kordonski则采用把极细的硬磁性材料和较大的软磁性材料同连续相一起混合的方法来防止沉淀。针状硬磁性材料的一端均匀地附在软磁性材料粒子的表面,使之成为一个个“蒲公英”,从而改善了沉淀问题。通过此种方法,他们得到的MR流体比仅用硬磁性材料时的剪切强度增大4倍。另外一种解决方法是密度适配法,但此法受温度影响较大而不稳定。
美国的Lord公司报道了6种合金磁流变液制备结果,所使用的固体颗粒为铁-钴,铁-镍,铁-钴-钒等合金的超细粉末,当固体颗粒体积比为0.25,在550kA/m(7000Oe)的磁场强度下,这些材料的动态屈服应力可达到20~48kPa。
EMR是电磁流变效应的简称,EMR效应的研究也引起了人们的重视,日本米泽大学的K.Koya- ma比较细致地研究了EMR流变叠加效应。他们用自己制造的平行板流变仪来研究EMR的叠加,在研究中发现,当电场与磁场平行施加时,可以发现EMR的显著叠加效应,平行叠加导致生成许多平行于场的链,而垂直叠加则导致生成网络状结构。现今的MR流体的主要弱点是响应时间较长, 由于磁流变效应的研究刚刚起步,因而对磁流变体响应时间的报道不多,对磁流变体温度效应的报道也很少。
基液(或称弥散剂)的材质选择除从高绝缘性和绝磁方面考虑之外,还涉及到基液和弥散体的亲和力大小。高亲和力有利于减少沉淀作用,但有碍于粒子的迁徙和转动,从而增长反应时间;而低亲和力作用恰恰相反。目前基液的选材基本定型,常用的有煤油、变压器油和高级硅油等。
活化剂的选择是现在MR研究中一个热点,也是一难点,它的好坏直接关系到MR性能的优劣。目前,人们主要是从防止沉淀的角度考虑,即从与基液的亲和力方面着手,国外资料对这方面还没有报道, 国内的研究还处于初级阶段。问题。解决此问题的措施有加入活
第二章磁流理论研究论文网http://www.751com.cn/
科学技术的突破往往基于理论研究上的新成就,MR的流变效应理论方面的研究包括模式、相变、MR性能和参量间关系等方面
2.1磁流变体的研究方式
在MR研究过程中,人们主要从理论推导、试验模拟和有限元分析三个方面开展工作。法国Grenoble和美国H.Corad研究小组的理论公式是建立在两微粒或单链中点偶极子矩相互作用力模式上,并用很小的钢球在空气中和在介质液中作相应的验证实验。
数学模拟和有限元分析的代表人物是美国的J. Ginder,L.Davic和南伊里诺大学的华人陶奈甲、J. Ginder等人用数学分析法给出了MR处于低场强时其屈服应力τy∝H20(H0为外加场强),高场强时,τy∝H3/2,而在粒子饱和时(饱和磁矩为Ms),τy∝M2s。其抗剪模量也有相应关系,该试验小组给出羰基铁作为MR弥散体的实验验证数据。
很多研究人员是在试验的基础上来建立理论体系的关系式,美国加州州立大学将MR作成胶片,利用光镜研究液体变固体的演变过程,该试验给出演变过程的三个区域的分界外加场强Hc1,Hc2和Hc3, 并给出了外加场强和有关因素的关系,这种分区的提法和前面数学模拟法得出的结论一致。
2.2相变和成核理论
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