磁流變液沉降穩(wěn)定性改進(jìn)方法的研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，各種具有獨(dú)特性質(zhì)的新材料層出不窮，磁流變液以其磁流變效應(yīng)在眾多新材料中展現(xiàn)出出眾的應(yīng)用價(jià)值，受到了研究界的重視。在沒有外磁場作用下，磁流變液具有較好的流動(dòng)性，加上外磁場后則可在極短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生鏈化，表現(xiàn)出固體特性，具有很高的屈服剪力，且其固體特性還可由外磁場強(qiáng)度調(diào)節(jié)；磁場撤去后，能馬上恢復(fù)流動(dòng)性。磁流變液的這種特征，使其被應(yīng)用在眾多的主動(dòng)和半主動(dòng)控制器件上，制造出智能、靈活，工作高效，環(huán)保節(jié)能的設(shè)備，已在許多行業(yè)獲得

2、應(yīng)用并呈現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景。但截止目前，磁流變液尚未大規(guī)模商業(yè)化，最主要原因之一是其穩(wěn)定性問題一直得不到有效解決。由于構(gòu)成磁流變液的微米級磁性顆粒僅靠布朗運(yùn)動(dòng)不足以抵抗重力作用，所以沉降不可避免。國內(nèi)外的學(xué)者在提高磁流變液穩(wěn)定性上做了大量的工作，本文也從此著手，研究能夠改善磁流變液沉降的方法。
　　目前通常在制備時(shí)添加不同種類的添加劑來改善磁流變液的穩(wěn)定性，本文第一部分也采用了這種方法。由于磁流變液的穩(wěn)定性主要可以分為沉降穩(wěn)定性和

3、團(tuán)聚穩(wěn)定性，而月桂酸和油酸這兩種添加劑能分別對這兩種穩(wěn)定性起到促進(jìn)作用，所以分別制備了不同組分含量的以這兩種添加劑共同作用的磁流變液樣品。測量它們的零場粘度和力學(xué)特性，記錄其沉降時(shí)間曲線，研究了月桂酸、油酸和羰基鐵粉三種成分的含量對于磁流變液穩(wěn)定性和力學(xué)性能的影響，通過分析比較找出各組分最合適的添加量。然后對油酸的作用進(jìn)行了驗(yàn)證，使用油酸和另外三種添加劑分別共同添加，查看樣品的沉降規(guī)律。結(jié)果表明合理的添加油酸和月桂酸對于制備零場粘度小且

4、穩(wěn)定性優(yōu)良的磁流變液具有顯著的效果,并發(fā)現(xiàn)油酸的改性對使用另外三種添加劑的磁流變液的穩(wěn)定性也都有幫助。
　　本文的第二部分則采用了不同的思路來改善磁流變液的穩(wěn)定性：以磁性顆粒在永磁體產(chǎn)生的梯度磁場中受到的磁場力來抵抗沉降力的作用，達(dá)到減緩沉降速度或消除沉降的目的。首先將磁性顆粒簡化為磁偶極子，計(jì)算了永磁體磁場中磁偶極子所受磁力的表達(dá)式，并討論了磁偶極子在磁場中的穩(wěn)定區(qū)域及其運(yùn)動(dòng)速度的規(guī)律。其次在有限元軟件中建立系統(tǒng)模型，對磁性顆粒

5、不做簡化，計(jì)算磁性顆粒對磁場形態(tài)的影響及其在永磁體磁場中的受力情況，由于磁性顆粒在磁場中會(huì)形成鏈狀結(jié)構(gòu)，又計(jì)算了顆粒成鏈后的的受力情況。結(jié)果表明，由于磁化顆粒間的相互作用以及非均勻磁場的存在和非線性磁化的影響，顆粒形成鏈狀結(jié)構(gòu)后整條鏈?zhǔn)艿降拇帕Ρ让總€(gè)顆粒單獨(dú)存在時(shí)在相同位置上受到的磁作用力的和要大，這一規(guī)律使得永磁體的作用范圍更寬。最后采用實(shí)驗(yàn)方法驗(yàn)證了上置永磁體對磁流變液樣品沉降的改良作用，考察在永磁體下方不同距離的磁流變液樣品的沉降