磁流变液稳定性影响因素研究综述

磁流变液凭其灵活、可控、稳定的特点成为应用最广的智能材料，磁流变液的稳定性对磁流变液功能的实现具有非常重要的意义。对磁流变液在机械传动、精密加工、医学、土木工程等领域的应用及其原理进行综述，总结对比了多种磁流变液沉降稳定性的检测方法。重点介绍磁流变液沉降稳定性的影响因素，通过总结不同类型添加剂的作用机理，从沉降率的角度对比分析了添加剂对磁流变液沉降稳定性的影响。同时指出改变磁性颗粒的结构、形成低密度复合材料主要是通过增大磁性颗粒与基载液之间的摩擦力和减小磁性颗粒和基载液之间的密度差来改善磁流变液的沉降性能。最后对磁流变液的发展趋势进行预测。     

聚甲基丙烯酸甲酯-羰基铁复合粒子的制备及其表征

采用原位分散聚合法制备聚甲基丙烯酸甲酯-羰基铁复合粒子，研究了复合粒子粒径、形貌、磁流变液的沉降稳定性和流变学性能。结果表明，复合粒子呈近似球形，平均粒径为9μm，密度为1.49g/mL；核壳比为3：2，正常工作温度范围内，复合粒子具有热稳定性；复合粒子磁流变液的沉降稳定性得到了改善；流变学性能有一定的下降。     

纳米硅酸镁锂对磁流变液性能的影响

以纳米硅酸镁锂、羰基铁粉、硅油等原料制备了一种稳定性好的磁流变液.用振动样品磁强计、扫描电子显微镜、比表面分析仪分别测试了羰基铁粉的磁性能、表面形貌和粒径;用磁流变仪测试了磁流变液的表观粘度和磁致剪切应力;用静置沉降法分析了磁流变液的沉降稳定性.结果表明:纳米硅酸镁锂具有良好的粘度调节功能,用其制备的磁流变液具有触变性,抗沉降性,更大的磁致剪切应力;得出了纳米硅酸镁锂浓度与磁流变液粘度和磁致剪切应力的定量关系.     

不同HLB值的表面活性剂对磁流变液沉降稳定性能的影响

主要研究表面活性剂对磁流变液的的沉降稳定性能的影响。通过实验分析了不同种类和质量分数表面活性剂条件下的磁流变液样品性能上的差异,探究表面活性剂HLB值对磁流变液抗沉降稳定性的影响,发现随着HLB值的减小,磁流变液的沉降稳定性有所提高。此外,还引入了接触角概念,分析在磁流变液的制备过程中测量分散颗粒对基液的润湿性的影响,探究基于磁流变液的抗沉降稳定性的新的评价方法。     

球磨法制备磁流变液过程中转速对其性能的影响

以羰基铁粉为分散相,以硅油为连续相,采用高速球磨分散的方法制备磁流变液,考察了磁流变液制备过程中转速对其粘度、沉降稳定性、流变性能的影响。研究发现,球磨机的转速对磁流变液的粘度和沉降稳定性影响很大。随着球磨机转速的不断提高,其粘度呈现出先减小后增大的趋势,当转速为300r/min时,所获的零场粘度最低。其沉降稳定性与粘度有很好的对应关系,即粘度大的沉降速率慢,粘度小的则沉降速率快,在转速为400r/min,所获得的沉降稳定性最好,同时获得的剪切应力也最高。因此,在磁流变液组成成分不变的情况下,制备磁流变液的过程中可以通过改变球磨机的转速来改变磁流变液的零场粘度、沉降稳定性和流变性能。     

脂肪酸对磁流变液沉降稳定性影响的研究

以羰基铁粉为悬浮相,油酸、月桂酸、硬脂酸和聚丙烯酸为添加剂制备硅油基磁流变液,分析了脂肪酸对羰基铁粉Zeta电位和磁流变液零场黏度的影响,研究了不同种类脂肪酸对磁流变液沉降稳定性能的影响。结果表明:聚丙烯酸能够同时增大羰基铁粉的Zeta电位和磁流变液的零场黏度,对磁流变液的沉降稳定性具有较为显著的增强作用,而月桂酸和硬脂酸处理羰基铁粉的Zeta电位绝对值低,制得磁流变液的沉降稳定性能较差。     

磁性粒子浓悬浮液体系中非磁性粒子的磁流变液性能增强效应

报导在磁性粗粒子浓悬浮液体系中,加入非磁性粒子对磁流变液性能的增强效应,以及增加体系的沉降稳定性,并简要讨论了这些添加物对磁流变液“相变”的影响。     

羰基铁粉表面纳米钴修饰及其对磁流变液性能的影响

羰基铁粉作为制备磁流变液最重要的磁性材料,其表面特性将对所制备的磁流变体系的磁流变效应、化学稳定性和沉降稳定性产生很大的影响.因此,在磁流变液制备中,磁性颗粒的表面修饰必不可少,也是磁流变液研究的重要内容.本文采用化学沉积方法,首先在微米级羰基铁粉表面均匀镀上一层纳米级金属钴,然后再对表面进行其它处理,以试图改善磁性材料的表面均匀性、提高饱和磁化强度并增强磁流变效应.在pH=10左右的硼砂缓冲溶液介质中,采用次亚磷酸钠直接还原钴盐的方法将纳米级金属钴包覆在羰基铁粉的表面.对影响钴化学沉积过程的因素例如pH值、温度、溶液浓度等进行了实验研究,并对实验条件进行优化.采用XRD、热分析、SEM、XPS和原子发射光谱对处理后的颗粒样品进行观察、表征和成分测定.采用钴处理前后颗粒作为磁性粒子制备磁流变液,对其沉降稳定性和磁流变效应进行比较,得到较为满意的结果.     

二聚酸对磁流变液流变性能及稳定性的影响

以羰基铁粉作为悬浮介质,硅油为分散相,二聚酸为表面活性剂制备了磁流变液,使用MCR 302流变仪对磁流变液进行稳态剪切,考察了二聚酸种类及含量对磁流变液流变性能的影响,并通过自然沉降法对体系沉降稳定性进行测试。结果表明,二聚酸组分内的二聚体、三聚体可有效在磁流变液内部,与羰基铁粉颗粒建立吸附连接,形成空间结构,从而影响磁流变液的流变性能及沉降性能。     

磁性聚合物粉的制备及在磁流变液中的应用初探

采用化学镀的方法制备磁性聚合物粉,初步考察其在磁流变液中的应用。研究了在聚合物粉表面进行化学镀镍、钴的工艺条件,并对其物理性能和化学结构进行了表征。将磁性聚合物粉分散于硅油中制成磁流变液,结果发现不需加防沉剂,该磁流变液就具有较高的稳定性,其它磁流变性能也得到改善,有望解决磁流变液普遍存在的沉降问题。     

磁流变抛光液的研制

磁流变抛光是近十年来新兴的一种先进光学制造技术。首先简要介绍了磁流变抛光的抛光机理，然后对在磁流变抛光中起重要作用的磁流变抛光液的组成，流变性和稳定性进行了研究。在外加磁场强度高于318kA/m时，磁流变抛光液的剪切应力大于20kPa，该应力足以完成磁流变抛光，最后给出一个磁流变抛光的实例，证明了磁流变抛光液的实用性，实验中磁流变抛光的最大材料去除率约为0.2μm/s.     

磁流变液及其阻尼器的制备与性能研究

研究了一种新型MR液和MR阻尼器;用振动样品磁强计测试了MPS-MRF-25羰基铁粉的磁性能;用磁流变仪测试了MR液的表观粘度和磁致剪切应力;用静置沉降法分析了MR液的抗沉降稳定性;用电液伺服材料性能试验机测试了MR阻尼器的性能.结果表明MPS-MRF-25羰基铁粉具有优良的磁性能;以其制备的MR液具有较好的抗沉降稳定性和温度稳定性;MR阻尼器在2A电流下可以达到15kN的阻尼力.     

Experiments and observations regarding the mechanisms of glass removal in magnetorheological finishing

Recent advances in the study of the magnetorheological finishing (MRF) have allowed for the characterization of the dynamic yield stress of the magnetorheological (MR) fluid, as well as the nanohardness (H(nano)) of the carbonyl iron (CI) used in MRF. Knowledge of these properties has allowed for a more complete study of the mechanisms of material removal in MRF. Material removal experiments show that the nanohardness of CI is important in MRF with nonaqueous MR fluids with no nonmagnetic abrasives, but is relatively unimportant in aqueous MR fluids or when nonmagnetic abrasives are present. The hydrated layer created by the chemical effects of water is shown to change the way material is removed by hard CI as the MR fluid transitions from a nonaqueous MR fluid to an aqueous MR fluid. Drag force measurements and atomic force microscope scans demonstrate that, when added to a MR fluid, nonmagnetic abrasives (cerium oxide, aluminum oxide, and diamond) are driven toward the workpiece surface because of the gradient in the magnetic field and hence become responsible for material removal. Removal rates increase with the addition of these polishing abrasives. The relative increase depends on the amount and type of abrasive used.     

特种阻尼器用磁流变体材料研究

介绍了一种高频火炮发射系统后坐力阻尼用磁流变体材料.利用电子探针和重力沉降法对悬浮相粒径进行了测试分析,研究了粒径与磁流变体材料的沉降性和磁流变效应的关系,同时探讨了材料的磁化特性和摩擦学特性.利用该磁流变液研制的阻尼器用于某型号高频火炮发射系统的后坐力阻尼控制,取得了良好的实验结果.     

可调范围宽、悬浮稳定的磁流变液的配制

低零场粘度、高剪切屈服强度以及长期静置悬浮稳定性是优质磁流变液的重要性能指标。本文从理论及实验的角度分析了分散工艺以及外加剂对以上性能指标的影响。本文的研究表明：大功率分散设备(如胶体磨)有助于降低磁流变液零场粘度．而外加聚合物(如OP乳化剂)或触变剂(如有机膨润土)可以在不大幅度提高磁流变液表现粘度的情况下,提高其悬浮稳定性。     

磁流变液导电性能研究

磁流变液的安全性是其应用推广的重要保障,对磁流变液导电特性（绝缘特性）的研究有着重要意义。实验的目的是测量出磁流变液的阻值随磁场变化规律,并分析其导电性能。设计制作了磁流变液电阻,该电阻是上下底面为金属的圆柱体容器,容器内装满磁流变液。在外加磁场作用下,由于两金属极板间的磁流变液的磁性颗粒连接成链,使极板间的导电性能发生变化,从而导致电阻减小。推导出了电阻表达式,表明与实验结果相符。     

基于有限元方法的磁流变液微结构磁化及宏观力学特性分析

采用有限元软件ANSYS建立了磁流变液的单链力学模型,考虑颗粒的非线性磁化及磁化饱和过程,计算了单链的磁场分布,以及单链中颗粒数量对剪切力的影响。基于统计力学的方法,从磁流变液的微结构出发,利用Maxwell应力张量,得到了磁流变液的力学响应特性,计算结果能较好地描述有关实验现象,表明有限元方法可用于磁流变液实际问题的分析,这对新型高性能磁流变液材料的设计具有一定的指导作用。     

明胶-铁氧化物纳米复合微粒的制备和性能

用微乳液法制备了明胶包裹的复合氧化铁纳米量级超细微粒。XRD,TEM,SEM和IR测试表明:微粒为明胶包裹球形超细微粒。微球的粒径为1.5 μm~3 μm,而微粒的粒径为20 nm。每个复合微球中约有35个~90个氧化铁粒子。该复合微粒的比饱和磁化强度σ_s=62Am2/kg,矫顽力Hc=187 Oe,剩磁r=10.18Am2/kg,具有硬磁体的性质。将其用于制备磁流变液,在低的磁场强度下有较大的MR效应,沉降稳定性优于用羰基铁粉制成的磁流变液。     

康复机用多片旋转型磁流变阻尼器研究

康复机是一种能自身产生阻尼力来抵抗人体施加的作用力,达到锻炼人员四肢力量的器械,已被广泛应用于医疗、大众健身等领域,其核心部件为产生可控阻尼力的阻尼器.磁流变液是一种将微米尺寸磁性颗粒混合在非磁性液体中形成具有诸多优良特性的浓悬浮液.而磁流变阻尼器是利用磁流变液做介质进行工作的一种智能阻尼器,它具有重量轻、响应快和能耗低等突出特点.将此阻尼器用于康复机的阻尼部件,能降低噪音、减少污染,延长使用寿命,并能实现阻尼力的连续可控调节.本文综合考虑了旋转型磁流变阻尼器工作片数、间隙、隔磁、散热及加工等诸多因素,研制出一种有效提高磁流变液工作效能和器件工作稳定性的阻尼器;并建立了研究该阻尼器主要动力特性的实验.实验结果表明,该阻尼器的阻尼力矩、力矩可控区间、工作稳定性等较单片型阻尼器均有较大幅度提高,散热性能有明显改善.