根据壁面效应的分析[6] ，颗粒和壁面的作用可以近似看成偶极矩m和它在壁面内的镜像mim的作用，而mim可表示为： 论文网
http://www.751com.cn/式中 w是壁面材料的相对磁导率，而 e是悬浮液的相对磁导率。使用铁片时，其相对磁导率远大于1，磁偶极子和它感应出的镜像间会有很大的吸引力。而铝片的相对磁导率和油液很接近，根据公式(1)，颗粒和壁面间无附加吸引力。甚至当铁和铝片的表面粗糙度相同时，颗粒被挤压后会嵌入前者的粗糙表面，而会滚过后者表面。因此，如果磁流变液被用于柔性夹持时，铁磁性材料将会更容易被固定住。用铝片测得的应力仅仅是铝片和磁流变液间的结合力。唐新鲁使用铝片测得的结构强度可达800kPa，10倍于不挤压时的磁流变液强度。在我们使用铁片的实验中，观察到更高的挤压增强效应。例如在325mT磁感应强度下，挤压应力为9.6MPa时，磁流变液剪切屈服强度达到1500kPa，大约25倍于不挤压时的磁流变液强度。
第三章应用前景
与许多新事物一样,致流变体一出现就得到人们的重视,英国Air-log公司最早提出将致流变体用于直升机和飞行器的隔离系统,以减少由于螺旋桨不平衡气流的冲击等引起的振动所引起雷达和仪表的灵敏性降低,美国Lord公司将致流变体组成的吸振装置安装在M551坦克上,这样使凹凸不平的道路不会影响炮击的准确度,同时炮击的后座力不会影响坦克手的驾驶。在1995年第五届电磁流变体国际会议上,Lord公司的报告中展示了以下3种磁流变体产品。
(1)车座位减震器,全长15cm,有效磁流变体仅为0.3cm3,功耗15W,可直接替代普通减震器,使卡车座位振幅减少20%~50%。
(2)磁流变体刹车,最大传输力矩为7N•m,最大转数为1000rpm,最大吸收功率为700W,输入功率则小于10W,这种刹车已用在可以程控的航空练习设备上。
(3)主动型减震器,冲程3cm,响应时间10ms, 12V电源,电流为1A。与此同时美国福特公司、Lubeizol公司等汽车公司均投资研制致流变体的缓冲器,以装备未来汽车。装有Lord公司研制的产品的汽车在正弦型道路上行驶时,车速可以达到96km/h,而普通汽车速度最高只能达到56km/h。这些单位的研究人员认为,致流变体减振器应用于航空、汽车工业的显著特点是主动响应,外界条件的变化(气候、道路)信号可通过计算机来控制致流变体的响应。此种响应可随时适应外界条件变化。美国与白俄罗斯的两所学院合作,将MR应用于研磨(抛光)工艺,其对象是玻璃、陶瓷和半导体材料。这种工艺较常规工艺突出的优点是工件表面层和次表面层无压应力,因而不会受到损伤,且研磨受计算机控制。白俄罗斯传质传热研究所在这方面做
的工作较多,对其控制机理研究也较为成熟。此项工作对航空工业的光学仪器、陶瓷等复合材料产品的加工将有促进作用。
MR另一应用前景是阀门和密封,MR流体的粘度随外加场强变化而变化,因而改变场强就改变了流量。由MR组成阀门可以不用或者少用中间环节零件(例如滑阀芯等)。白俄罗斯传质传热研究所研制的以MR阀门组成的锻炼器材受到消防和公安部门的欢迎,它可以方便地使锻炼者的作用力在200N到1200N之间变化,整个设备电功耗为15W。该所研制的MR密封圈,使用静态剪应力为5kPa的磁流变体(相当于一般的电流变体抗剪强度),轴承处于静态和磁场强度为150kA/m时,线圈电流为2.5A,密封圈可承受最大加压压强为180kPa;轴承处于动态时,其压强增加的值与转速有关,在35rpm时达最大值330kPa,在240rpm时为250kPa。除此之外,MR还可以应用于机械手的抓持机构、装配车间不规则形体的依托架、以及离合器和制动器,目前又扩展到自动化仪表、计算机的寄存器, 机械人的传感器以及采矿、印刷等行业。继电流变体研制之后的磁流变体的新发展使人们相信,致流变体已从军事部门(航空、航天、航海) 应用为主转向民用商业应用阶段,首先将应用到汽车工业。有人预言21世纪将是致流变体替换方向盘, 替代减振器,更新显示器等装置的时代,这就为致流变体进入千家万户创出了道路。参考文献
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