磁流变液稳定性的评价研究

论文摘要

磁流变液(Magnetorheological fluid,MRF)是一种由软磁性颗粒、基液以及添加剂组成的悬浮液,由于磁流变液中铁磁性颗粒在外加磁场作用下形成有序结构,且该结构随外加磁场的变化而变化,因此它的力学性能可由外加磁场来控制,并且这种控制是极速、可逆的。磁流变液的这一可控特性可以在许多领域得到广泛应用,正是由于磁流变液具有如此广阔的工程应用前景,因而成为近年来最具应用潜力的智能材料之一。目前,磁流变液的稳定性能的研究主要集中在沉降稳定性的研究,以及如何改善磁流变液的沉降稳定性。本文基于磁流变液长期稳定性随结构变化而改变,而结构变化引起其零场粘度变化的特点,根据时温等效原理提出了一种新的思路,研究长期静置的磁流变液稳定性的分析模型,即用粘度变化评价磁流变液长期稳定性分析模型。总结文献中所报道的磁流变液沉降稳定性的表征方法。到目前为止,国内外文献所报道的表征方法包括:静置观察法、沉降电势法、电感法、透光率脉动检测法、定时定量采样化学分析法。这些方法在一定程度上都无法快速、简捷的表征磁流变液的长期稳定性。研究发现,磁流变液的结构变化直接影响磁流变液的粘度。所以本文拟通过研究磁流变液零场粘度变化建立评价MR液稳定性的分析模型。首先,制备一批磁性颗粒体积分数为40%的油基磁流变液。通过升高温度加速磁性颗粒的沉降,来模拟磁流变液在室温下的沉降。通过研究发现:室温下长期静置的磁流变液的零场粘度总是与经过90℃条件静置的磁流变液的零场粘度相近。在此基础上,建立表征磁流变液沉降稳定性的分析模型。通过模拟在磁流变液服役期间温度的变化,研究了温度对磁流变液沉降稳定性的影响。结果表明:温度可以加速磁流变液中分散颗粒的布朗运动,随着温度的升高,磁流变液的零场粘度、剪切应力都有下降的趋势,作为结果之一,磁流变液的沉降也会加剧。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 磁流变液
• 1.2.1 磁流变液组成及其分类
• 1.2.2 磁流变液效应及其机理
• 1.2.3 磁流变液的应用
• 1.3 磁流变液稳定性
• 1.3.1 抗沉降团聚稳定性
• 1.3.2 温度稳定性
• 1.3.3 润滑稳定性
• 1.4 磁流变液存在的主要问题及解决途径
• 1.4.1 提高基液的粘度
• 1.4.2 降低磁性粒子的粒径
• 1.4.3 添加表面活性剂
• 1.4.4 高分子/有机物包履磁性颗粒
• 1.4.5 大、小磁性颗粒的混合
• 1.4.6 添加纳米非磁性物质
• 1.4.7 无机非金属—金属复合磁性颗粒
• 1.4.8 小结
• 1.5 选题目的与研究内容
• 第2章 磁流变液沉降稳定性表征方法
• 2.1 引言
• 2.2 目前磁流变液沉降稳定性的表征方法
• 2.2.1 静置观察法
• 2.2.2 沉降电势法
• 2.2.3 电感法
• 2.2.4 透光率脉动检测法
• 2.2.5 定时定量采样化学分析法
• 2.3 本章小结
• 第3章 时温等效法研究磁流变液的长期稳定性
• 3.1 引言
• 3.2 理论基础
• 3.3 实验部分
• 3.3.1 实验原料
• 3.3.2 实验仪器
• 3.3.3 实验步骤
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 静置观察法
• 3.4.2 零场粘度
• 3.5 本章小结
• 第4章 服役过程中温度对磁流变液稳定性的影响
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 性能测试
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 温度对沉降稳定性的影响
• 4.3.2 温度对磁流变性能的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 参考文献
• 附录 攻读硕士期间发表的论文
• 致谢