[发明专利]触变磁流变材料

说明书

本发明涉及某种流体材料，当它置于磁场内时呈现出流阻很大增大。特别是，本发明涉及磁流变材料，它利用摇溶的（触变的）网状物来提供抗颗粒沉降的稳定性。

流体组成物在存在磁场时其视在粘度有改变，它被叫做Bingham磁性流体或磁流变材料。磁流变材料通常包括铁磁颗粒或顺磁颗粒，典型地其直径大于0.1微米，散布于承载流体中，在有磁场时，颗粒被极化，在流体中排列成粒子键。此粒子键使视在粘度或整体流体的流阻增加，而在没有磁场时颗粒又回到无规则的或自由状态，视在粘度或总体材料的流阻相应地降下来。这些Bingham磁性流体组成物呈现出类似于大家知道的对电场敏感而不是对磁场敏感的电流变材料的可控性质。

电流变材料和磁流变材料二者对于在一些装置中，如阻尼器、吸震器、和弹性底座，以在各种离合器、掣动器和阀门装置的控制力矩和或压力水平等方面提供可变的阻尼力来说是有用的。在这些用途中磁流变材料比电流变材料有一些固有的优点。磁流变材料比电流变材料表现出较高的屈服强度，因此能产生更大的阻尼力。进而，磁流变材料用磁场激励，比起电流变材料有效地运行时要求昂贵的高压电源来它可由简单的低压电磁线圈容易地产生。实际使用磁流变材料的各类装置的更详细描述都是1992年6月18日递交的、分别名为“磁流变流体阻尼器“和”磁流变流体装置”的二份申请号各为07/900571和07/900567的待审美国专利申请中有提供，其全部内容都包括在此作参考材料。

磁流变的或Bingham磁性流体和胶体磁性流体或铁的流体有区别。在胶体磁性流体中颗粒典型地其直径为5到10毫微米。加了磁场，胶体的铁流体不出现颗粒的结构改变或者增加对流动的阻力。代之以，胶体磁性流体在整个材料上受到体积力，它与磁场梯度成正比。此力使全部胶体铁流体被拉到高磁场强度区域。

磁流变流体及相应的装置已经在各种专利和出版物上讨论过了。例如2575360号美国专利叙述了一种机电控制的加力矩装置，它使用磁流变材料来在二个独立地转动的部分之间提供驱动联结，如在离合器和掣动器中所见到的那样。满足这种用途的流体组成物由50%按体积的通常称作“羰基铁粉末”的软铁粉末散布在适当的轻润滑油之类的液体介质中所组成。

另一种通过使用磁场或电场可以控制移动部件之间滑移的装置被2661825美国专利所公开。在移动部件之间的空间充满对某种场敏感的介质。磁场力线或电场力线通过介质导致对滑移的控制。对所加磁场敏感的流体被描述为含有羰基铁粉末和轻质矿物油。

2886151号美国专利叙述了像离合器和掣动器这样的力传递装置，它使用了对电场或磁场敏感的流体膜耦合层。一种磁场敏感的流体的例子是含有还原的氧化铁粉末和在25℃时粘度为从2到20厘泊的润滑剂等级的油。

在2670749号及3010471号美国专利中叙述了对控制磁流变流体的流动有用的阀门结构。在所公开的阀门设计中应用的磁性流体包括铁磁的、顺磁的和反磁材料。在3010471号美国专利中说明的专门的磁流体组成物由羰基铁悬浮在轻质烃油中所组成。在2670749号美国专利中使用的磁性流体混合物被描述为由羰基铁粉末散布在碴油或氯化的或氟化的悬浮流体中所组成。

在2667237号美国专利中公开了各种磁流变材料混合物。混合物被定义为小的顺磁的或铁磁的颗粒散布在一种液体中、冷却剂中、抗氧剂气体中、或半固态油脂中。优选的磁流变材料组成物由铁粉末和轻机械油组成。特别优选的磁性粉末是平均颗粒尺寸为8微米的羰基铁粉末。其它可能的承载成分包括煤油，油脂，和硅油。

4992190号美国专利公开了一种对磁场敏感的流变材料。此材料的组合物被公开为磁性颗粒和硅石凝胶体散布在液态承载媒介物中。可磁化的颗粒可以是粉末状的磁铁矿石或羰基铁粉末带有绝缘的还原羰基铁粉末，如由GAF公司制造的那种，是特别好的。液态承载媒介物描述为在100°F下有粘度范围为1到1000厘泊。合适的媒介物的特别的例子包括Conoco    LVT油，煤油，轻石腊油，矿物油，和硅油。优选的承载媒介物是在100°F时有粘度在10到1000厘泊范围的硅油。