[发明专利]复合型磁流变流体

说明书

本发明披露了一种复合型磁流变流体，包括：各向异性的磁粉，其含量在所述复合型磁流变流体的总重量的0.05‑5％的范围内；微米尺度的各向同性的磁粉，其含量在所述复合型磁流变流体的总重量的70‑90％的范围内；载液，和添加到所述载液中的添加剂，其含量为所述复合型磁流变流体的余量。

技术领域

本发明涉及磁流变流体技术领域。更具体而言，本发明涉及用各向同性磁粉和各向异性磁粉的组合来制备复合型磁流变流体。

背景技术

磁流变流体是一种随着磁场的施加其粘度发生变化的液体。由高磁导率、低剩磁的软磁颗粒通过表面活性剂的作用均匀分散于非导磁性载液中而构成的稳定悬浮液体系。磁流变流体的工作原理是：在外加磁场的作用下，每一颗粒都极化成磁偶极子，各个偶极子相互吸引，在两磁极板间形成的链束状结构像桥一样横架在极板之间，阻碍了流体的正常流动，使其产生类固体的特征。当去掉外加磁场时，流体又恢复到原来的状态，即磁流变液在液态和固态之间进行快速可逆的转换。固态化程度与电流强度成稳定可逆的关系，即控制电流强度就可以精确控制固态化磁流变液的剪切屈服强度。

磁流变流体多年来研究者甚多，目前也已被逐渐应用于各种器件中控制阻尼力，如减震器、震动吸收器、人体假肢和弹性座椅等。磁流变液在磁场作用下的流变是瞬间的、可逆的、而且其流变后的剪切屈服强度与磁场强度具有稳定的对应关系，非常容易实现智能控制。因此，磁流变液是一种用途广泛、性能优良的智能材料，磁流变流体的应用领域正在迅速扩大。

传统的磁流变流体存在剩磁现象，分散于磁流变流体中有剩磁的磁响应颗粒在磁场去除后因颗粒有剩磁而使磁流变流体不能完全恢复到自由流动状态，干扰磁流变流体工作器件的控制过程。剩磁的存在是现有技术的通病，这种缺陷会随着使用时间的延迟愈发突出，这不仅会导致磁流变流体及其应用设备的性能低劣，而且特别是会造成流体或设备的控制响应性能和可靠性低下，并且同样也会存在使用寿命短的缺陷。

为了降低矫顽磁力，传统的磁流变流体趋向于增加磁颗粒的粒度，比如设置成微米级，例如可参加见美国专利US6203717B1，这就带来了另一个突出问题，即，磁颗粒在磁流变流体中易沉降。磁颗粒的沉降直接导致磁流变流体的使用寿命短、可靠性低和最终导致磁流变流体失效。

此外，传统磁流变流体的不仅抗沉降性能差，而且其抗剪切强度性能有待提升，例如，与本申请的发明人之前发明的纳米磁流变流体(参加例如本发明人的中国专利申请No.201510538070.7，No.201510537836.X和PCT申请WO 2017036337A1)相比，在相同体积百分比的磁粉颗粒含量下，其抗剪切强度比本发明人发明的纳米磁流变流体更低。因此，在例如应用于汽车的电磁悬架场合时，含有传统磁流变流体的磁流变流体减振管的励磁线圈必须采用双线圈的配置，这使得磁流变流体减振管不仅难以小型化，而且成本也更高；如果采用单线圈的配置，则磁流变流体减振管对振动的响应时间更长，这对于需要对振动需要快速做出响应的磁流变流体减振器件而言是不可接受的。

发明人之前发明的纳米磁流变流体中，各向异性磁粉拥有更高的磁饱和以及更快的响应速度，因此在磁场下各向异性磁粉成链具有更强的结合力，所以各向异性磁流变流体在磁场作用下能够提供更强的抗剪切屈服强度。

但是，纳米磁流变流体仍然存在其固有的缺陷，例如，其制备工艺时间长，工序复杂，环保要求高，材料成本更高，导致成本比传统磁流变流体要高。另外，各向异性磁粉的比表面积(比表面能)较大，因此磁流变流体较稠，磁流变流体的第二牛顿区较大，初始力较大，可控范围受到一定限制。各向异性磁粉可能因为其各向异性的形状，例如纵横比较大，影响零磁场下磁流变流体高剪切速率流动性能，使得零磁场下，第二牛顿区不稳定，不利于器件控制和减振控制。所谓第二牛顿区是指，非牛顿流体在高剪切速率下，会表现出牛顿流体的性能，即黏度恒定，剪切力随剪切速率增加而线性增加，第二牛顿区因运动黏度恒定，利于控制，所以为磁流变流体的主要控制区域。

鉴于以上所述和其它构思，而提出了本发明。