磁流變液中文名稱為u-ids，縮寫為MR。 中國(guó)研究人員有時(shí)將其稱為磁流變液。 通常由基液、分散劑和活化劑三部分組成。 磁流變液的工程應(yīng)用涵蓋建筑結(jié)構(gòu)、海洋平臺(tái)、橋梁、高速汽車等領(lǐng)域。 尤其是其在先進(jìn)汽車懸架系統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用引起了國(guó)外研究人員的關(guān)注。
磁流變液通常由鐵磁易磁化顆粒、母液油和穩(wěn)定劑組成。 鐵磁（軟磁）固體顆粒有塊狀、棒狀、紡錘狀三種形狀，密度為7～8g/cm3，球形顆粒半徑為0.1～500μm[10]。 目前可用作磁流變液的鐵磁固體顆粒為磁化飽和硬度較高的羥基鐵粉、純鐵粉或鐵合金。 由于甲基鐵粉的飽和磁化硬度為2.15特斯拉，物理性能柔軟，可壓縮，材料成本低，易于購(gòu)買，成為最常用的材料之一。 磁流變液的堿油（分散劑）通常為非磁性且性能良好的油，如礦物油、硅油、合成油等，它們必須具有低的零場(chǎng)粘度、較寬的溫度穩(wěn)定性、不污染環(huán)境等特點(diǎn)。 穩(wěn)定劑用于減少或防止磁性顆粒沉降的形成。 由于磁性顆粒比重較大，容易沉淀或離心，需添加少量穩(wěn)定劑。 磁流變流體的穩(wěn)定性主要受兩個(gè)因素的影響：一是顆粒的團(tuán)聚，即顆粒相互聚集，產(chǎn)生大的團(tuán)簇； 另一種是顆粒本身的沉降，即磁性顆粒隨時(shí)間的沉淀。 這兩種觸發(fā)因素都可以通過添加劑或表面活性劑來緩解。 由超細(xì)石英粉生產(chǎn)的硅膠是一種典型的穩(wěn)定劑。 這些顆粒具有很大的表面積。 每個(gè)顆粒都具有微孔疏松結(jié)構(gòu)，可以吸收大量的水分。 通過這種結(jié)構(gòu)可以負(fù)載磁性顆粒并使其分布均勻。 在堿液中。 另一方面，表面活性劑可以形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并吸附在磁性顆粒周圍，從而緩解顆粒沉降。 穩(wěn)定劑必須具有特殊的分子結(jié)構(gòu)。 一端具有與磁性顆粒界面形成高親和力的釘扎官能團(tuán)，另一端需要具有適當(dāng)厚度、易于分散在某種基液中的彈性官能團(tuán)。
將這三種物質(zhì)按一定比例混合均勻即可制得磁流變液。 好的磁流變液必須具備以下性能：（1）具有優(yōu)良的磁化和退磁特性，保證磁流變液的磁流變效應(yīng)是可逆的變化。 因此，這些流體的磁滯回線必須窄，內(nèi)聚力小，磁導(dǎo)率大，特別是磁導(dǎo)率的初始值和最大值必須大； (2)應(yīng)具有大的磁飽和特性，以利于最大可能的“磁流”通過漂浮液體的橫截面，從而為顆粒提供盡可能多的能量； (3)能量損失小。 運(yùn)行時(shí)所有損耗（如磁滯現(xiàn)象、渦流現(xiàn)象等）應(yīng)很小； (4)應(yīng)具有高度磁化和穩(wěn)定的性能，這就要求磁流變液中強(qiáng)磁性顆粒的分布必須均勻，且分布率必須保持恒定。 改變; （5）應(yīng)具有極高的“擊穿磁場(chǎng)”，防止磁流變液被腐蝕而改變其性能； （6）在較寬的溫度范圍內(nèi)應(yīng)具有極高的穩(wěn)定性，以保證磁流變液在正常工作水溫范圍內(nèi)流變性能不會(huì)發(fā)生變化； (7)構(gòu)成磁流變液的原材料應(yīng)廉價(jià)而不是稀有。
目前，國(guó)際上關(guān)于磁流變流體材料的制備方法和工藝的報(bào)道較多。 中國(guó)科學(xué)院磁流變研究組陳祖耀、姜萬全等人利用Y輻射技術(shù)形成半徑為200 nm至5 μm的Co顆粒，并在表面復(fù)合了納米尺寸的Co顆粒鐵顆粒產(chǎn)生鐵絡(luò)合物，該鐵絡(luò)合物被制備為漂浮顆粒。 磁流變液。 在中科院旋轉(zhuǎn)磁流變液測(cè)試系統(tǒng)上進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明剪切屈服撓度明顯降低； 將半徑為2.5μm至8μm的甲基鐵粉分散在硅油中并用偶聯(lián)劑進(jìn)行預(yù)處理，提高液相和固相的相容性，可以有效避免顆粒沉淀磁力矩，磁流變液效果顯著，并且具有更高的溫度穩(wěn)定性。 2002年，中國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院磁流變課題組成功篩選制備出KDC-1磁流變液。 該樣品具有穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)室工藝，具有較大的剪切屈服硬度和沉降穩(wěn)定性。 其主要熱性能指標(biāo)接近日本Lord公司的產(chǎn)品。 已完成KDC-1MRF向鄰近三個(gè)研究所的小批量實(shí)驗(yàn)室規(guī)模供貨，反饋良好。
磁流變效應(yīng)可以根據(jù)磁疇理論來解釋。 在磁流變液中，每個(gè)小顆粒都可以看作一個(gè)小磁極。 在這些極點(diǎn)中，相鄰原子之間存在很強(qiáng)的交換耦合。 它將相鄰原子的磁矩平行排列，產(chǎn)生自發(fā)磁化飽和區(qū)域，即磁疇。 當(dāng)沒有外部磁場(chǎng)時(shí)，每個(gè)磁疇中每個(gè)原子的磁矩取向是一致的，而不同磁疇的磁矩取向是不同的。 這些磁疇的排列使每個(gè)粒子處于最小能量的穩(wěn)定狀態(tài)。 因此，所有顆粒的平均磁矩為零，顆粒不表現(xiàn)出磁性。 在外部磁場(chǎng)的影響下，磁矩與外部磁場(chǎng)同向時(shí)的磁能高于磁矩與外部磁場(chǎng)相反方向時(shí)的磁能。 結(jié)果磁力矩，與自發(fā)磁化磁矩形成較大角度的磁疇的體積逐漸縮小。 此時(shí)，顆粒的平均磁矩不等于0，顆粒對(duì)外表現(xiàn)出磁性，并且按順序排列，連接成鏈。 當(dāng)外部磁場(chǎng)的硬度較弱時(shí)，鏈條的數(shù)量較少，長(zhǎng)度較短，直徑也較小，切割它們所需的外力也較小。 隨著外部磁場(chǎng)的繼續(xù)增強(qiáng)，與外部磁場(chǎng)成較大角度取向的磁疇全部消失，剩余的磁疇開始沿外部磁場(chǎng)的方向旋轉(zhuǎn)。 磁流變液中鏈的數(shù)量減少，寬度變長(zhǎng)，半徑變粗。 磁流變液液體向外表現(xiàn)出的剪切撓度增大； 如果磁場(chǎng)進(jìn)一步減小，所有磁疇沿外磁場(chǎng)方向整齊排列，磁化強(qiáng)度達(dá)到飽和，磁流變流體的剪切偏轉(zhuǎn)達(dá)到最高水平。
磁流變流體的磁化特性不僅取決于固相本身的磁特性，而且與顆粒的聚集狀態(tài)和結(jié)構(gòu)特性密切相關(guān)。 另外，磁流變液的磁化飽和硬度與體積分?jǐn)?shù)無關(guān)，但磁化率隨體積分?jǐn)?shù)的減小而線性下降，并有隨顆粒半徑的減小而減小的趨勢(shì)。 在外磁場(chǎng)作用下，磁流變液發(fā)生相變的三個(gè)臨界磁場(chǎng)為Hc1、Hc2和Hc3，如圖1所示。
圖a：當(dāng)HHc1時(shí)，磁流變流體完全處于流體狀態(tài)，鐵磁顆粒隨機(jī)分布；
圖b：當(dāng)時(shí)，開始產(chǎn)生支鏈結(jié)構(gòu)，鏈與粒子共存且隨機(jī)分布；
圖c：當(dāng)時(shí)，開始產(chǎn)生柱狀結(jié)構(gòu)，柱與鏈共存；
圖d：當(dāng)H>Hc3時(shí)，顆粒均產(chǎn)生柱狀結(jié)構(gòu)。
隨著外部磁場(chǎng)的增強(qiáng)，磁流變流體的粘度急劇下降，最終失去流動(dòng)性而變成固體。 這個(gè)過程消耗的能量很少，是可逆的，可以形成很大的屈服偏轉(zhuǎn)，并且在幾毫秒內(nèi)完成。 借助這一系列特性，在充分考慮磁場(chǎng)、溫度、顆粒尺寸、壁面效應(yīng)和體積含量等多種因素對(duì)應(yīng)用組件的影響的基礎(chǔ)上，可以設(shè)計(jì)和開發(fā)各種類型的磁流變阻尼組件。 。 主要類別如下。
（1）減振裝置是磁流變液最典型的應(yīng)用，因?yàn)樗梢孕纬蓮?qiáng)大的阻尼力，并且阻尼器可以根據(jù)外界振動(dòng)調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的硬度來改變振動(dòng)系統(tǒng)的阻尼。 振動(dòng)和偏轉(zhuǎn)以達(dá)到主動(dòng)阻尼的目的。 根據(jù)減震器的規(guī)格和使用環(huán)境，可開發(fā)阻尼力可達(dá)20噸的各種機(jī)械用減震器和建筑阻尼器。
(2)控制裝置由于磁流變氣體相變的過程是在微秒量級(jí)完成的，因此可以制成極其敏捷的控制裝置，用于在兩個(gè)部件之間連接和傳遞力或扭矩。 如汽車離合器、制動(dòng)器等。
(3)研磨密封在光學(xué)鏡片的加工中，加工精度是阻礙鏡片質(zhì)量的關(guān)鍵因素和技術(shù)。 因此，提高加工精度對(duì)于鏡片的最終生產(chǎn)和微觀表面粗糙度具有重要意義。 如圖9所示，采用磁流變液進(jìn)行精加工。 標(biāo)本被固定在通訊墻上的某個(gè)位置。 磁流變流體填充在工作表面和連通表面之間的間隙中。 線圈放置在通訊墻上。 以下。 間隙處形成可控磁場(chǎng)。 磁流變流體隨著外部磁場(chǎng)的增強(qiáng)而凝固，并沿著連接壁獲得速度。 這個(gè)間隙稱為拋光點(diǎn)。 其過程由計(jì)算機(jī)精確控制，可完成復(fù)雜表面形狀的拋光和拋光。 表面清潔度高。
磁流變液及其組分在機(jī)械、交通、船舶、航空航天、車輛、建筑等軍用和民用領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。 展望未來，其研究工作主要包括以下幾個(gè)方面。
1）新型磁流變材料研究。 磁流變材料在過去10年里取得了重大進(jìn)展，并出現(xiàn)了商業(yè)化產(chǎn)品。 由于高新技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的磁流變材料已不能完全滿足工程領(lǐng)域的技術(shù)要求。 如：適用于低溫低溫環(huán)境的特種磁流變材料、適用于高頻高速振動(dòng)環(huán)境的特種磁流變材料等。這就要求新型磁流變材料向多功能、高性能方向發(fā)展。
2）新型磁流變阻尼器的研究。 要求新型阻尼器在各種工況下都能保持較高的動(dòng)態(tài)減振范圍，并且可變減振的延遲時(shí)間應(yīng)盡可能短。 為了配合振動(dòng)控制策略所需的振動(dòng)狀態(tài)參數(shù)的檢測(cè)和獲取，采用BIT設(shè)計(jì)，將加速度、阻尼力、溫度等傳感器嵌入到磁流變阻尼器中，可以大大降低磁流變阻尼器的工程應(yīng)用難度。磁流變阻尼器。 ，對(duì)于推廣工程應(yīng)用具有重要意義。
3）基于磁流變減振的半主動(dòng)減振控制算法研究。 上述控制算法應(yīng)用于磁流變阻尼半主動(dòng)振動(dòng)控制懸架系統(tǒng)時(shí)取得了良好的效果，而由于這種控制策略大多源于經(jīng)典控制理論，因此存在“磁流變阻尼振動(dòng)控制”，因此如何進(jìn)行創(chuàng)新基于磁流變減振獨(dú)特性能和特點(diǎn)的振動(dòng)控制策略研究將成為一個(gè)有前途的研究方向。