浅谈磁流变液的应用

王国宁+王善军+王海鹏

摘要：随着技术的不断发展，磁流变液在制造、固化机理、微观结构、力学分析等方面都取得了丰硕的研究成果，这直接导致近几年磁流变液在工程中的广泛应用。本文简要介绍磁流变液技术应用的方向及可能应用的领域。

关键词：磁流变液；应用

磁流变液是由量级的铁磁性颗粒分散在低粘度的油或水中。同时加入添加剂，提高混合物的稳定性、抗腐蚀性、润滑、抗氧化、pH值、色素、盐度以及降低酸度。颗粒在外加磁场的作用下被磁化，磁化后的颗粒相互作用聚集成链或柱状有序结构，在宏观看来，即是由自由流动的状态转变为类固态，发生了相变；而一旦磁场撤去，磁流变液又恢复为自由流动状态。

在上个世纪九十年代，磁流变液在制造、固化机理、微观结构、力学分析等方面都取得了丰硕的研究成果。使人们对磁流变液的认识更加深入，这也直接导致近几年磁流变液在工程中的广泛应用。

Lord公司以专业生产磁流变液和开发磁流变液商用器件而著称，同时它也成立了自己的磁流变液研究小组。在磁流变液的制备方面他们解决了许多技术问题，如沉降、长效性等。Lord公司的产品已被作为实验、测试、应用的标准。Lord公司目前已申请了几十项关于电磁流变液器件方面的专利。Ford汽车公司的磁流变液小组长期从事磁流变液的机理及应用研究。为磁流变液性能的提高以及在汽车上的应用作出了贡献。

磁流变液在汽车工业、机器人工业、高层建筑和桥梁等相关领域有着广泛的应用前景和巨大的市场潜力，这已成为广大科技人员的共识。在日本，一个大型博物馆的建筑中利用磁流变液阻尼器来减轻地震对其破坏；在中国洞庭湖大桥上已应用磁流变阻尼器进行斜拉索的减振。另外全球著名的汽车零部件生产商Delphi公司生产的磁流变悬挂装置已经应用在Cadillac豪华轿车上；以生产赛车的防冲击减震器而著称的Carrera公司已经开发出第二代磁流变减震器。Lord公司最近开发出在2A电流下能产生180KN阻尼力的阻尼器，使得磁流变液在建筑、桥梁中用于抗击地震成为可能。

磁流变液除了可应用在减振、振动控制、降噪等领域外，还可以用于假肢、抛光、洗衣机、阀等。另外两个比较有趣的应用包括：在癌症治疗中应用磁流变液，这本质上是磁流变阀的应用，使肿瘤因为得不到血液而停止生长；声波在磁流变液中传播有两种模态而且可由磁场控制，因而在声学中也可以得到应用。

磁流变液已经开始受到美国军方的关注。美国Army Tank and Armaments Command（TACOM）正在研制能由计算机控制的磁流变悬挂系统来更新当前的悍马（Hummer）战车。美国Systems and Planning Analysis，Inc（SPA）正在为阿帕奇AH-64直升机的机关炮（Chain gun）研发半主动控制的磁流变反冲阻尼系统。该研究受到美国Army Research Laboratory（ARL）的资助。MIT的Gareth McKinley教授正在使用磁流变液研制瞬时盔甲（instant armor）。正如最新的《黑客帝国》影片所展示的那样，当危险来临时，这种盔甲立刻会变成一面坚不可摧的盾牌。该项目受到美国军方的Army Research Office资助。SatCon Technology Corporation研制出了基于磁流变液的连续可变传动装置（Magnetorheological Fluid-Based Continuously Variable Transmission）。此项工作也受到美国Army Research Office（ARL）的巨额资助。