电磁流变液及其研究进展

电磁流变液既具有电流变性又具有磁流变性,是一类极有价值的智能材料。本文简要地介绍了电磁流变液及其理论模型和研究进展,并对其前景进行了展望。

Ni/TiO_2基电磁流变液的微粒质量分数对其性能、形貌的影响

研究不同微粒质量分数的电磁流变液的性能、形貌,分析性能与质量分数、剪切速率以及所加电、磁场强度的关系。研究表明:同成分电磁流变液在相同的外场作用下随质量分数的增加,其强度增加,最佳质量分数值为30%;在电、磁场作用下微粒的形貌随质量分数增加,微粒链逐渐变粗变多,随电磁场强度的增加其微粒链变粗变壮,并出现相互交织。

以应用牵动电磁流变液研究

第7届国际电流变液、磁悬浮液研讨会于1999年7月19～23日在美国夏威夷举行,来自12个国家的97名代表参加了会议。有80篇口头报告、45篇张贴报告进行交流。我国有12位学者与会。这次会议交流的论文摘要在会前几个月就已上网(www.physics.siu.edu)。

Ni/TiO_2/SDBS电流变液的电磁流变行为

通过基于物理化学方法的多层包覆工艺在纳米镍微粒表面均匀地包覆了SDBS掺杂TiO2涂层,获得了纳米核壳结构Ni/TiO2/SDBS,研究了不同包覆层对电流变体性能的影响,分析了镍核心的纳米核壳微粒的电流变性能规律,得到了镍核心纳米核壳微粒的电流变体要经过表面改性和外层包覆来提高性能及稳定性的结论。

电磁流变效应微磨头抛光加工电磁协同作用机理

将磨料混入以Fe3O4为分散粒子的电磁流变液作为抛光液,在电磁场耦合作用下形成电磁流变效应微磨头对玻璃材料进行抛光加工试验,通过考察不同电磁场耦合条件下玻璃材料的去除量,揭示了电磁流变效应微磨头抛光规律,建立了分散粒子的力学模型,深入研究了电磁流变效应微磨头抛光的电磁协同作用机理.结果表明:励磁电压为5V、电场电压3kV时,电磁流变效应微磨头材料去除量达到电流变效应微磨头的1.74倍和磁流变效应微磨头的5.71倍,产生了显著的电磁流变协同效应;电磁流变液分散粒子所受的电场力、磁场力和洛伦兹力产生的自旋力偶的综合作用决定了电磁流变效应微磨头链串的稳定性及其加工性能,在适当的电场和磁场耦合状态下能获得良好的电磁流变协同效应.

Ni/(TiO2＋Urea)纳米核壳颗粒电磁流变行为的研究

通过sol-gel法制备出Ni颗粒表面均匀包覆尿素掺杂二氧化钛的纳米核壳颗粒Ni/(TiO2+Urea),研究尿素的加入对颗粒的电流变行为、磁流变行为及在电场、磁场同向耦合场作用下的电磁流变行为的影响。结果表明:尿素的加入有效改善颗粒的电流变性能,剪切强度达到40 kPa(4 kV/mm直流电场),是无尿素时的10倍;尿素的加入对颗粒的磁流变性能无影响;然而尿素的加入有效改善了颗粒的电磁流变性能,在2 kV/mm直流电场与148 kA/m磁场的同向耦合场作用下,颗粒电磁流变液的剪切强度达到55 kPa,而无尿素的Ni/TiO2颗粒的电磁流变液的剪切强度仅为45 kPa。尿素中极性基团是提高电磁流变效应的主要因素。对颗粒在电磁耦合场作用下的颗粒形貌进行观察发现,在耦合场作用下,颗粒形成更加粗而致密的柱状结构,因此导致耦合场下电磁流变液强度的提高。

电磁流变效应微磨头加工的电磁耦合协同作用机理实验

采用正交试验方法比较了锥形工具旋转和工作台旋转两种状态下的定点加工效果,实验研究了微磨头加工过程中的电磁耦合协同作用机理。在电磁耦合场中,固相粒子被极化形成电偶极子。当锥形工具旋转时,旋转的电偶极子由于洛伦兹力引起的自旋力偶的作用发生原位振动,对工件表面产生有规律的冲击,促进了材料去除,相对于工作台旋转模式其材料去除深度明显加大;但在电磁场较弱的微磨头外围,原位振动会对链串结构造成破坏,从而减小材料去除范围。电磁场耦合方式对电磁流变协同效应有很大影响,磁场励磁电压对材料去除的影响程度最大,其次是电场电压和旋转速度。在本文试验条件下,当锥形工具旋转且励磁电压较低(5V)时具有较好的电磁流变协同加工效果。

电磁流变智能半主动控制系统的发展与应用

针对电磁流变智能半主动控制系统具有性能稳定、反应迅速、能耗小、控制效果良好等特点，及其在结构控制方面的应用前景，介绍电磁流变智能半主动控制系统及其有关的电磁流变液、控制器及技制算法、驱动器、传感器、电磁流变阻尼器等部分的功能、应用和发展状况，指出其在结构振动控制中进一步应用所亟待解决的问题．

Fe_3O_4纳米复合粒子研究

制备了酞菁镍（ＮｉＰｃ）－Ｆｅ３Ｏ４ 纳米复合粒子，研究了其化学稳定性和磁性能。结果表明，ＮｉＰｃ在Ｆｅ３Ｏ４ 纳米粒子表面形成了复合层，并且它们之间形成了一定程度的化学键。ＮｉＰｃ复合层可有效地保护Ｆｅ３Ｏ４ 纳米粒子不被空气氧化，显著提高了其抗氧化能力，并降低了其矫顽力。

智能材料在土木工程中的应用

简要介绍了形状记忆合金、压电陶瓷、光纤和电磁流变液等几种智能材料的力学特性以及在土木工程结构中的一些应用及相关研究。指出了在研究与应用过程中存在的一些问题 。