[发明专利]巨电流变体剪切强度测试装置及其测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种剪切强度测试装置，尤其涉及一种巨电流变体剪切强度测试装置，本发明还涉及一种巨电流变体剪切强度测试方法。

背景技术

巨电流变体是由可极化的介电微粒分散于基液中形成的一种悬浮液，在电场的作用下其粘度、剪切强度、流变行为等可随电场的变化瞬间发生可逆、可控转变,当加载电场时，其粘度、剪切强度等性能瞬时发生变化，由易流动的低粘度流体变为不同黏度流体、难流动粘弹性体或不流动的高粘度固体。当电场撤去后，它又可以在毫秒时间或更小时间内恢复到它的初始状态——流体状态，而且所需能量很小，能从自身表层或外部获取关于环境条件的变化信息，并进行判断、处理和做出响应，适时改变自身结构与阻尼功能并使其很好地与外界协调，具有自适应智能调节功能。这种可逆、可控的连续变化特性，以及良好的电控行为，在国防装备、交通工具、液压设备、机械制造业、传感器技术等领域具有广泛的应用前景。

自适应智能电流变体阻尼减振器集机械、智能传感控制和智能材料结构等先进技术于一体，充分发挥巨电流变体的固有特性，通过在阻尼器等装置上设置一个可调节的电压发生调节装置,通过改变电场的强度来调整电场中的电流变体的粘度,从而调节阻尼力,可极大简化部件结构，使部件重量大幅减轻；可以制备出构造简单、工艺易行的新型电流变体阻尼减振、隔振器。而且阻尼减振、隔振器灵敏度高、噪声小、寿命长、成本低；可与计算机、传感探测、智能控制等相结合根据器件的运动特性和服役环境状态来瞬间匹配和调节电流变体的黏度，控制阻尼力、以最快的速度和最短的时间回复到平衡的状态。

巨电流变体减振器和隔振器主要利用充填在其中的巨电流变体，在电场作用下，表观粘度的变化，阻尼特性显著而迅速变化这一效应，使它们的阻尼力或阻尼系数可以无级调节，来达到阻尼可控的目的。同时巨电流变体阻尼器具有的响应快速，很容易达到毫秒级的水平；结构简单；工作时，功耗小、无噪音等优点，是实现智能化振动控制的新一代高性能装置。

电流变效应是由于电场对于微粒的极化作用而产生的.在电场作用下，微粒的正负电荷分离，正电荷移向微粒最靠近负电极的一侧，而负电荷则移向微粒最靠近正电荷的一侧，微粒排列成链状结构，从一个电极延伸到另一个电极，而在没有形成微粒链的间隙处，微粒之间相互吸引而构成纤维状排列。当链条受到剪切作用时，微粒被拉开，由于电荷仍在相互吸引，从而产生剪切应力。外加电场越高，这种电荷之间的吸引力越强，故剪切应力越大。然而一直以来电流变体的抗剪切强度较低，需要加载较高的外场电压，稳定性不高,使其应用范围受到很大限制，严重阻碍了巨电流变体的发展。2003年开发的巨电流变体，使其剪切强度超过100kPa，这一突破性进展向人们展示出巨电流变体的巨大应用价值，在国内外激发起从巨电流变体材料到巨电流变体阻尼器等结构研究的热潮。

尽管理论上巨电流变体有巨大的应用潜力，但实际应用不多。其主要原因在于目前几乎所有的巨电流变体都无法同时满足高的综合力学性能、良好温度和悬浮稳定性等的应用需求。针对阻尼设备等特殊需求的巨电流变体特性研究及其器件结构设计、以及按照器件特性需求的材料、结构、器件、控制一体化设计更为缺乏。

巨电流变体的发现向人们展示出电流变体的巨大应用价值，在电流变体的应用方面，世界各国特别是发达国家均先后投入巨资开发了多种电流变体器件，一些西方国家的国防及工业部门投入数以亿计的资金，进行电流变材料及其阻尼器件的研究。美国“联邦科学工程和技术协调会”将电流变体的研究列为一个重要领域，美国能源部“关于电流变体研究需求估量的最终报告”中指出，“电流变体有潜力成为电气--转换中能源效率最高的一种，而且价格合理、结构紧凑、响应快速、经久耐用以及可变的动态范围，这些特性是任何其它电气--转换方法都无法做到的”。