1948 年,美国科技工作者Rabinow 首次发现,在外加磁场的作用下,某些流体的粘度会迅速发生显著变化,从而改变了流变特性,当去掉外加磁场时,流体又恢复到原来的状态,其响应时间为几毫秒,这种现象称为磁流变效应。
磁流变液就是一种能够产生磁流变效应的悬浮液体,它能在毫秒级的时间内实现自由流动流体和“半固体”之间的快速转换。磁流变液通常由三部分组成:①磁性微粒悬浮体,一般为具有高磁导率、低矫顽力的微小磁性微粒,如铁钴合金、铁镍合金、羰基铁等软磁材料,其直径为微米级。颗粒直径太小使得饱和磁感应强度降低,颗粒直径过大则很难使悬浮体保持均匀稳定。②母液,它是磁性微粒悬浮的载体,为了保证磁流变液具有稳定的特性,母液应具有低粘度、高沸点、低凝固点和较高密度等特性。目前,较为常用的母液是硅油,一些高沸点的合成油和优质煤油也可作为磁流变液的母液。③表面活性剂,其主要作用是包覆磁性微粒并阻止其相互聚集而产生凝聚,使颗粒能够悬浮于母液中,减少或消除沉降。
目前,磁流变液主要是用人工方法合成,在零磁场条件下,磁性颗粒均匀分散在母液里,对外呈现出低粘度的牛顿流体特性,如图1.1(a)所示,而施加磁场后,磁性颗粒因磁场作用而结成链状结构,如图1.1(b)所示。
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图1.1 磁流变液的流变特性
(a)无磁场作用时;(b)有磁场作用时
当磁场继续增大时,磁流变液则呈现出高粘度、低流动性的宾汉姆流体特性,这种转变过程是可逆的,能够通过改变磁场而平稳、快速地完成。由于磁流变液的这种特性,采用磁流变液作为介质的阻尼器具有结构简单、体积小、能耗低和可连续调节等优点,成为对机械结构实施半主动控制的理想装置。
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