电(磁)致流变材料的发展
电致伸缩材料

电致伸缩材料电致伸缩材料(electroactive polymers, EAPs)是一类能够在外加电场作用下发生形变的材料,具有广泛的应用前景。
它们可以通过改变形状、尺寸或者体积来响应外界电场的变化,因此在人工肌肉、智能结构、生物医学器械等领域有着重要的应用价值。
电致伸缩材料的工作原理是基于其分子结构的变化。
一般来说,这类材料中的分子具有极性,当外加电场作用下,分子内部的正负电荷会发生重新分布,从而导致材料产生形变。
目前,电致伸缩材料主要包括电致伸缩聚合物和电致伸缩陶瓷两大类。
电致伸缩聚合物是指在外加电场下能够发生形变的聚合物材料,其分子链的排列和空间构型会随着电场的变化而发生改变。
常见的电致伸缩聚合物包括聚乙烯基氟化物(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)等。
这类材料具有低密度、高拉伸强度、良好的柔韧性和化学稳定性等特点,因此在人工肌肉、柔性传感器、生物医学器械等领域有着广泛的应用。
电致伸缩陶瓷是指在外加电场下能够发生形变的陶瓷材料,其形变主要来源于晶格结构的畸变。
目前,钛酸锆(Zr-Ti-O)和铅镁铌酸钛(PMN-PT)等电致伸缩陶瓷材料已经被广泛研究并应用于智能结构、声波发生器、微运动控制器等领域。
电致伸缩材料具有许多优点,如快速响应、大形变、低密度等,但同时也存在一些挑战和问题。
首先,目前大多数电致伸缩材料的驱动电压较高,需要外加较高的电压才能够产生显著的形变,这限制了其在微型化、便携式设备中的应用。
其次,电致伸缩材料的稳定性和寿命也是当前研究的重点之一,尤其是在复杂的工作环境下,如高温、高湿等条件下的稳定性表现仍有待提高。
总的来说,电致伸缩材料作为一种新型智能材料,在人工肌肉、柔性传感器、智能结构等领域具有广阔的应用前景。
随着材料科学和电子技术的不断发展,相信电致伸缩材料将会迎来更加广阔的发展空间,为人类社会带来更多的科技创新和生活便利。
磁流变材料及其典型应用

很 好 地对交 流计 数信 号 进行解 调 ,而且 该方 法计 算
量 少 、速度 快 、判断 容 易 ,具 有很 好 的实用 价值 。
参 考 文 献
1 吕浩炯 .用 D P方 法实 现监 控装 置 对轨 道绝 缘 节 的识 S 别 .机车 电传动 ,20 () 04 6
2 D AVI S R, C DO F R. Grp miain T b e r h E OR N a h Do n t , a u S a c o
成 的智 能材料 。在外 加磁 场作 用下 ,分散 在 载液 中 的粒 子相 互 吸 引 ,沿 N极 和 s极 之 问 的磁 力 线 在 两极 之 问形成 粒 子桥 ,产生 出抗 剪应 力 的作用 ,其 在毫 秒 级时 问 内即可发 生相 变 、由牛顿流 体变成 屈 服应 力较 高 的黏塑 胶体 ,由 自由流 动的状 态转变 为 类 固态 ;一旦 磁场 撒去 ,磁 流变 液又恢 复 为 自由流 动状 态 。这种 转变 不但 可逆且 粘 度 随磁 场 的变化 作
现颗粒的最佳体积 比为 2 %,磁饱 和后 剪切模量 7 的相 对改 变量 为 5 %。 0
造或使用过程中化学杂质的影响 ,多数磁流变液装 置 不需 要特 殊加 工 。因此 ,磁 流变 液可 代替普 通 液
压 油直接 应用 于现 有 的液 压 系统 中 。只需 低 电压 , 利 用基 本 电磁 感应 回路 即可产生 激 活和控 制磁 流变 液 的磁场 ,只要有 磁场 作用 ,就 能获得 几 十个 以上
3 张绪省 ,朱贻盛 ,成晓雄 .信号包络提 取方法~从希 尔
伯特变换到小波变换 .电子科学学 刊,19 1 97( )
作者地址 :株洲市株洲职业技术学 院 邮 编 :420 10 1 收稿 日期 :20 06—1 —1 2 1
磁流变传动的研究现状、发展趋势及关键技术

磁流变传动的研究现状、发展趋势及关键技术曾亿山;王道明;高文智【摘要】磁流变传动具有反应迅速可逆、控制简单且能耗低、抗外界干扰能力强等特点,在机电设备软启动、软制动、无级调速和过载保护等方面具有广泛的应用前景.在阐述磁流变液基本概念的基础上,首先介绍了磁流变传动基本形式和工作原理;其次,综述了磁流变传动技术的国内外研究进展和现状,指出了当前研究在大功率应用场合尚存在的局限性与不足;最后,从磁流变液材料的可靠性、磁流变传动装置的温度特性以及散热问题三个方面,着重分析了磁流变传动技术的发展新趋势和关键技术.【期刊名称】《液压与气动》【年(卷),期】2016(000)008【总页数】9页(P1-9)【关键词】磁流变传动;可靠性;温度特性;散热问题【作者】曾亿山;王道明;高文智【作者单位】合肥工业大学机械工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学机械工程学院,安徽合肥230009;中国矿业大学机电工程学院,江苏徐州221116;合肥工业大学机械工程学院,安徽合肥230009【正文语种】中文【中图分类】TH137;TH139传统机械传动包括齿轮传动、链传动、带传动和蜗杆传动等,它们能够传递较大扭矩且传动比较精确,通常适用于定比传动,但其振动和噪声较大;液压传动利用液体介质来传递动力,通过改变工作压力实现输出转速的无级调节,可有效减小接合和分离过程中的冲击和振动,但调速过程中损失功率较大、效率较低;液体黏性传动是一种新型流体传动形式,利用摩擦副间油膜的剪切作用来传递动力,通过改变油膜厚度实现无级调速,具有调速性能好、工作稳定和效率高等优点[1],但其启动电流大、发热严重、摩擦片寿命短、系统复杂且制造和维护成本高[1]。
为弥补上述传动形式存在的不足,采用表观黏度变化范围大且响应迅速、过程可逆及易于控制的新型传动介质磁流变液来实现动力传递具有十分重要的现实意义。
本研究首先介绍了磁流变传动基本形式和工作原理;其次,综述了磁流变传动技术的国内外研究现状,指出了当前研究在大功率传动领域尚存在的问题与不足;最后,着重分析了磁流变传动技术的发展新趋势和关键技术。
磁流变液的应用及原理

磁流变液的应用及原理1. 磁流变液介绍•磁流变液是一种特殊的液体材料,其流变性能可通过外加磁场来调控。
•磁流变液的主要成分是微米级的磁性颗粒悬浮于液体中。
•磁流变液在无外加磁场时具有液体的流动性,但在受到磁场作用时会迅速变得黏稠。
2. 磁流变液的原理•磁流变液的流变性能是由液体中的磁性颗粒受到外加磁场的影响而产生的。
•当磁流变液处于无外加磁场时,磁性颗粒是随机分布的,液体具有较低的黏度。
•当磁流变液被外加磁场作用时,磁性颗粒会发生定向排列,且颗粒之间会形成磁链,导致液体黏度增加。
•磁流变液的黏度增加与外加磁场的强度成正比,当磁场强度增加时,磁流变液的黏度也随之增加。
3. 磁流变液的应用领域磁流变液由于其特殊的流变性能,在多个领域都有着广泛的应用。
3.1. 汽车工业•磁流变液可用于汽车悬挂系统中,通过调节磁场的强度,可以实现悬挂系统的硬度调节,从而提升汽车的行驶舒适度和稳定性。
•同样地,磁流变液也可以应用于汽车刹车系统,通过调节磁场的强度,可以实现刹车力度的精确控制,提升刹车系统的性能。
3.2. 建筑工程•磁流变液可用于建筑工程中的减震设备,通过调节磁场的强度,可以实现减震设备的刚度调节,从而提升建筑物在地震等灾害情况下的安全性。
3.3. 航空航天工业•磁流变液可用于航空航天工业中的飞机减振系统,通过调节磁场的强度,可以实现减振系统的硬度调节,提升飞机乘坐舒适度和稳定性。
•同样地,磁流变液也可以应用于航空航天工业中的飞机刹车系统,通过调节磁场的强度,可以实现刹车力度的精确控制,提升刹车系统的性能。
3.4. 医疗器械•磁流变液可以应用于医疗器械中的可调节阻尼器,通过调节磁场的强度,可以实现阻尼器的阻尼力调节,提升医疗器械的使用效果和安全性。
4. 总结磁流变液是一种特殊的液体材料,通过外加磁场的作用可以改变其流变性能。
磁流变液具有广泛的应用领域,包括汽车工业、建筑工程、航空航天工业和医疗器械等。
随着技术的不断发展,磁流变液在各个领域的应用将会更加广泛和深入。
电磁流变学

电磁流变学是研究电磁场对材料的变形和流动行为的学科。
它将电磁学和流变学相结合,研究电磁场对物质的影响和物质在电磁场中的响应。
电磁流变学主要研究电磁场对流体和固体材料的变形、流动和变形行为。
在电磁流变学中,常用的材料包括电磁流体、电磁液体和电磁固体。
电磁流变学的研究内容包括电磁流变效应、电磁流变材料的性质和行为、电磁流变装置的设计和应用等。
电磁流变效应是指材料在电磁场作用下产生的变形和流动行为。
电磁流变材料是指能够在电磁场中发生变形和流动的材料。
电磁流变装置是利用电磁流变效应实现材料变形和流动的装置。
电磁流变学在工程和科学研究中有广泛的应用。
在工程领域,电磁流变技术可以用于液压控制系统、阻尼器、减振器等装置的设计和制造。
在科学研究中,电磁流变学可以用于研究材料的流变性质、流动行为和变形机制。
总之,电磁流变学是研究电磁场对材料变形和流动行为的学科,它将电磁学和流变学相结合,研究材料在电磁场中的响应和行为。
电致伸缩和磁致伸缩

电致伸缩和磁致伸缩一、电致伸缩技术电致伸缩是一种通过施加电场来实现材料伸缩变形的技术。
它基于智能材料的电致变形效应,根据不同的电场强度和极性来调控材料的伸缩行为。
常见的电致伸缩材料包括压电材料、电致伸缩液晶和电致伸缩高分子等。
1.1 压电材料压电材料是最早被发现具有电致变形效应的材料之一,具有压电效应的材料在施加电场后会发生形变。
这种形变可以是线性的、非线性的或者是复合的,取决于材料的结构和电场的作用方式。
压电材料被广泛应用于超声波换能器、声波滤波器和伺服阀等领域。
1.2 电致伸缩液晶电致伸缩液晶是一种利用电场调控液晶分子排列以实现材料伸缩变形的技术。
通过改变电场的强度和方向,可以实现液晶分子的有序排列或者无序排列,从而引起液晶体的伸缩变形。
电致伸缩液晶在显示技术、光学调制和光学变焦等领域有着广泛的应用。
1.3 电致伸缩高分子电致伸缩高分子是一种能够在电场作用下实现形变的聚合物材料。
通过在高分子链上引入电活性基团或者电荷基团,可以实现高分子材料的电致变形。
电致伸缩高分子被广泛应用于人工肌肉、可穿戴设备和智能结构等领域。
二、磁致伸缩技术磁致伸缩是一种利用磁场来实现材料伸缩变形的技术。
它基于智能材料的磁致变形效应,根据不同的磁场强度和方向来控制材料的伸缩行为。
常见的磁致伸缩材料包括磁形记忆合金、磁流变流体和磁致伸缩复合材料等。
2.1 磁形记忆合金磁形记忆合金是一种具有磁致变形效应的智能材料,能够在磁场的作用下发生形变。
磁形记忆合金通常由镍、钴和铁等元素组成,在不同的磁场强度和方向下会产生不同的形变效应。
磁形记忆合金在医疗器械、航空航天和汽车工程等领域有着广泛的应用。
2.2 磁流变流体磁流变流体是一种能够在磁场的作用下改变流变性质的智能材料,通常由磁性粒子和悬浮介质组成。
通过改变磁场的强度和方向,可以调节磁流变流体的粘度和流动性,从而实现材料的伸缩变形。
磁流变流体被广泛应用于减震器、密封件和振动控制系统等领域。
磁流变液磁性颗粒的研究进展

D( ) I : 1 0 . 3 9 6 9 / i . i s s n . 1 O O 1 - 9 7 3 1 . 2 O 1 3 . 2 4 . O 0 1
1 引 言
磁 流变 液 ( ma g n e t o r h e o l o g i c a l f l u i d s , MRF ) 是 磁
1 9 4 8年 随 着 磁 流 变 液 的 诞 生 , 在 2 0世 纪 5 O年
2 磁 性 颗 粒 的特 点 及 其发 展
2 . 1 单 质 磁 性 金 属 颗 粒
1 9 4 8年 J .R a b i n o w_ l 首 次 发 明了磁 流变 液 , 他 将
铁粉 颗粒 与机 油 混 合制 得 磁 流 变 液 , 经 过 一 系列 实 验
流变 智 能材料 中一 个 新 的分 支 , 吸 引 了 越来 越 多研 究 者 的注 意 。主 要 由基 液 ( 分散介质 ) 、 分散颗粒 ( 分 散
质) 、 添加 剂 ( 稳定剂) 等部 分 组 成稳 定 悬 浮 液 , 具 有低 成本 、 低 能耗、 高 屈 服应 力 、 宽温度 范围 ( 一4 0 0 ~5 0 0 。 C) 、 流 变特性 不 受杂 质影 响等 特点 。已研 究 出或 正在 研究 的各 种磁 流 变 液 装 置 , 如离合器、 变速器 、 减 振 器 ( 用 于直 升 飞机 螺 旋 桨减 振 、 汽 车减 振 、 各 种武 器 瞄准 系统 的减 振 )、 高品质的喇叭、 温 度传 感 器 、 加 速度 传 感器 等 , 在 自动 化及 结 构 智 能 控 制 领 域 具 有广 阔 的应 用前 景 。
磁 性 颗粒 的制 备 方法与 结构 、 性 能机理 的发 展趋 势 。 关 键 词 : 磁 流 变液 ; 磁 性颗粒 ; 制 备 方 法
磁流体材料概述

解胶法
蒸着法
一、磁性流体材料基础介绍
2、磁性粒子制备方法
放电法:在装满工作液的容 器中将磁性材料粗大颗粒放 在2个电极之间,然后加上脉
冲电压进行电火花放电腐蚀,
在工作液中凝固成微小颗粒, 把大颗粒滤去后加分散剂即
可得到磁流体。
二、国内外研究现状
60 年代初期美国 NASA首次在宇宙飞船的活动仓和过渡仓密封中应用
三、磁性流体材料的研究方向
影响磁性流体润滑能力 的因素
润滑
如何提高摩擦装置容量 研究不同磁流体的润滑 摩擦因数
三、磁性流体材料的研究方向
磁流体材料的黏度,密 度,光学透过率、磁化 强度随外磁场的变化规 律,以及相应的工业化 成果。
微型化、集成化、智能 化
传感器
三、磁性流体材料的研究方向
探索新型的磁流体萃取 剂
70年代后期美国成立了“ 磁性流体公司”专门生产磁流体
当前:研究方向主要在开发磁性流体的新应用领域及民用领域
二、国内外研究现状和热点
比重 计 磁流 体闸 阻尼 器
润滑
成熟 应用
抛光
研磨 热传 导
密封
二、国内外研究现状和热点
1.关键材料研究热点 磁性纳米粒子 (MNPs) 开发功能性的MNPs以及对MNPs尺寸分 布的控制
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致流 变材料 、 形状 记忆 合金 、 磁 ) 电( 致伸 缩材 料为基
础 的 自适 应 系 统 更 是 日益 受 到业 内人 士 的普 遍 关 注 , 中, 磁) 其 电( 致流 变材 料 因其独 特优 异 的性能成
为近 年来 逐渐兴 起 的一种 新 型 的智能材 料 。
结构 ( 图 1 示 ) 这 时 其 表 观粘 度 以几 个 数量 级 如 所 , 的倍 数 增大 , 至 出现 固化 现 象 , 甚 当去 掉 电 场后 , 材
支 。本 文 介 绍 了 电 ( ) 流 变 材 料 一电 流 变 液 、 流 变 液 的特 性 、 用 及 它 们 的最 新 发展 情 况 。 磁 致 磁 应
关 键 词 : 能 材 料 ; 流 变 液 ; 流 变 液 智 电 磁 中圈 分 类 号 : B 8 T 31 文献标识码 : A 文 章 编 号 :0 5—8 9 (0 60 —0 2 10 12 2 0 )4 0 9—0 3
电( ) 磁 致流 变 材 料 的发 展
李 红 云 , 学 全 , 荣厚 柳 滕
( 铁 研 究 总 院 粉 末 冶 金 研 究 室 , 京 10 8 ) 钢 北 0 0 1
摘
要 : 能 材 料 及 其 器 件 是 当今 高 技 术 材 料 研 究 的重 要 领 域 之 一 , ( ) 流 变 材 料 是 智 能 材 料 的 一 个 重 要 分 智 电 磁 致
De e o v l pm e to e t 0 he l g c la n f El c r r 0 0 i a nd M a n t r e l g c lM a e i l g e o h o o ia t ra s
LIHo g y n,LI Xu — u n,TENG n — o n .u U e q a Ro g h u
a d MR u d n f mb a c r e t f n e ie tmae as n t i p p r t ec a a tr t s a p i t n n h t n l s s f i i o eo e r n h n n s tU g n tr l .I hs a e , h h r c e s i , p l a is a d t el — o i i i c c o a s e eo me t fER a d M tra ie n b if e td v lp n so n R ma e i s a eg v n i re . lr
l 刖 胃
具 有强 烈 电流变 效 应 的两 相 悬 浮 液体 , 并研 制 了一
些工 程应 用样 品 , 而逐渐 引起 重视 。 从
随着 当今世 界科 技 的飞速 发展 , 以信息 技术 、 在 新能 源 、 物工程 和新 材料 为 主要标 志 的信息 时代 , 生
以实 现多功 能和 集成化 为 目标 的智 能材 料及 器件是
tdy S i - e tr lr er . l t rel i l R) n g eohooi l MR oa ’ hg t hma i s e ac Ee r hoo c ( he ea s h co g a E a dmantrel c ( )ma r l i l i R f i g s t a c dn E u e s nu g i ld s
电 流变液是 粒径 为微 米级 的高介 电常 数 的固体
微 粒分 散 在 低 介 电常 数 的绝 缘 油 液 中形 成 的 悬 浮
当今 高技 术材料 研究 的重 要 方 向之 一 , 以 电 ( ) 而 磁
体 。无 电场作用 时 电流 变液 是 一 种 牛顿 流体 , 电 在
场 的作用 下 , 合液 中 的悬 浮颗 粒产 生 电极 化 , 混 改变 其 自由排列方 式 , 成线 形 的 、 形 相对 比较 规则 的链状
KEY ORDS:i tl g n tras lc r r e lg c l l is W n el e tma e l;ee t o h oo i u d ;ma n t r e lg c l l i i i a f g eo h o o ia f d us
世纪 4 0年 代 , 国学 者 W . i lw【 研 制 了 一 种 美 W no l s 】
料 的表 观粘度 又 迅速 恢 复原 样 , 种 可 逆 的粘 度 突 这 变特 性 被称 之 电流变效 应 J 。
电( ) 流 变材 料 是 智 能 材 料 的一 个 重 要 分 磁 致 支 , 构 成有 电流变 液和磁 流 变液 。 其
AB T S RAC T:Th t d fi tl g n t r l a d d vc s b s d o tU g n t r l i o eo h mp ra tf ls i e su y o el e tma e i s n e ie a e n i e ie t n i a n ma e as s n ft e i o t n i d n i e
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第1 3卷
第 4期
金 属 功 能 材 料
Mc a i n t n lM a e il t Uc Fu ci a t ras o
Vo . 3. No. 11 4
Au u t g s, 2 0 0 6
2006 年 8 月