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联系智能磁性材料及其应用（二）
发布时间：2007-12-16 11:35:53点击率：
技术类别：机械技巧
3.2 磁流变液(MRF)
磁流变液(Maorheological fluid，MRF)是一种具有良好发展前景和工程应用价值的新型智能材料，它是由微米级(1~10m)磁性颗粒(如铁(Fe))、钴(Co)、镍(Ni)及其合金、铁氧体等)、载液(如矿物油、硅油、水和其他复杂的混合体等)和表面活性剂组成的稳定的悬浮液体。在外加磁场作用下，会产生明显的磁流变效应：在固体与液态之间进行毫秒(ms)级快速可逆转化，其粘度保持连续无级可控，可实现实时主动控制，耗能极小，因而在航空航天、机械工程、汽车工业、精密加工、建筑工程、医疗卫生等领域广泛应用，可完成智能传动、制动、减振、降噪等功能，制成阀式、剪切式和挤压式各类磁流变液器件，如液压控制伺服阀、离合器与制动器、振动悬架、减振器等。
磁流变液的粘度在磁场作用下会逐渐增大，当磁场强度大到一定值时由液态完全转变成固态，其过程快速可逆，这是 引人注目的特性；同时磁流变液具有较大的屈服应力，在240kA/m时可达100kPa，是电流变液的20~50倍；并且磁流变液具有良好的动力学和温度稳定性，因而近年来受到了国内外科技界和工业界的高度重视，美国、日本、德国等国的许多科学家和一些企业纷纷投资开展研究，并且已有产品专利与不同型号的磁流变液产品上市。
3.3 稀土超磁致伸缩材料
3.3.1 磁致伸缩与稀土超磁致伸缩材料
在外加磁场作用下，材料的尺寸和体积发生改变的效应称为磁致伸缩效应。具有磁致伸缩效应的材料即称为磁致伸缩材料，而 实际用途的是尺寸发生改变的线磁致伸缩材料，其特征参数是饱和磁致伸缩系数λs、饱和磁化强度Ms、机电耦合系数K。
磁致伸缩材料可作为智能驱动器、应力(应变)传感器得以应用。而具有高灵敏度特性则是驱动器、传感器的必备条件。比一般磁致伸缩材料的磁致伸缩系数(效应)高一个数量级，具有更大应变或更宽适用温度范围的磁致伸缩材料如Terfenol-D(Tb0.27Dy0.73Fe2)，即称为超(大)磁致伸缩材料(Giant Maostrictive Materials, GMSM)，其λs=30×10－6。目前具有高磁致伸缩系数的金属与合金大体分为三类：
(1)传统材料![]()
K=0.6。所以这种具有超磁致伸缩的材料称为稀土-铁系超磁致伸缩材料，它 实用价值。
3.3.2 稀土超磁致伸缩材料的智能化应用
(1)性能优势
以Terfenol-D为代表的稀土超磁致伸缩材料作为一种新的高效磁(电)能-机械(声)能转换材料，其性能远远优于压电陶瓷(PZT)等其他材料，表1是Torfenol-D、Ni和PZT的物理性能比较。可见Terfenol-D材料的磁弹性、声学力学、磁电热性能呈现出明显的优势，因此将其作成换能器则具有大位移、强力、大功率、精密控制、快响应、高可靠、磁(电)-机转换效率高、频带宽、能量供应简单等优点，所以在智能化应用方面有着广阔的前景。
应用Terfenol-D材料的性能优势可制成大量应用器件，如磁(电)-机械换能器(驱动器)、传感器和电子器件，至今已有千种之多，表2示出了应用的基本情况。
智能材料是本世纪材料科学技术发展的重要方向之一，智能磁性材料是其中的一个成员，磁性液体、磁流变液和稀土超磁致伸缩材料具有优异的智能功能，因而具有良好的应用前景，不久将会成为磁性材料发展的重点。
磁流变液(Maorheological fluid，MRF)是一种具有良好发展前景和工程应用价值的新型智能材料，它是由微米级(1~10m)磁性颗粒(如铁(Fe))、钴(Co)、镍(Ni)及其合金、铁氧体等)、载液(如矿物油、硅油、水和其他复杂的混合体等)和表面活性剂组成的稳定的悬浮液体。在外加磁场作用下，会产生明显的磁流变效应：在固体与液态之间进行毫秒(ms)级快速可逆转化，其粘度保持连续无级可控，可实现实时主动控制，耗能极小，因而在航空航天、机械工程、汽车工业、精密加工、建筑工程、医疗卫生等领域广泛应用，可完成智能传动、制动、减振、降噪等功能，制成阀式、剪切式和挤压式各类磁流变液器件，如液压控制伺服阀、离合器与制动器、振动悬架、减振器等。
磁流变液的粘度在磁场作用下会逐渐增大，当磁场强度大到一定值时由液态完全转变成固态，其过程快速可逆，这是 引人注目的特性；同时磁流变液具有较大的屈服应力，在240kA/m时可达100kPa，是电流变液的20~50倍；并且磁流变液具有良好的动力学和温度稳定性，因而近年来受到了国内外科技界和工业界的高度重视，美国、日本、德国等国的许多科学家和一些企业纷纷投资开展研究，并且已有产品专利与不同型号的磁流变液产品上市。
3.3 稀土超磁致伸缩材料
3.3.1 磁致伸缩与稀土超磁致伸缩材料
在外加磁场作用下，材料的尺寸和体积发生改变的效应称为磁致伸缩效应。具有磁致伸缩效应的材料即称为磁致伸缩材料，而 实际用途的是尺寸发生改变的线磁致伸缩材料，其特征参数是饱和磁致伸缩系数λs、饱和磁化强度Ms、机电耦合系数K。
磁致伸缩材料可作为智能驱动器、应力(应变)传感器得以应用。而具有高灵敏度特性则是驱动器、传感器的必备条件。比一般磁致伸缩材料的磁致伸缩系数(效应)高一个数量级，具有更大应变或更宽适用温度范围的磁致伸缩材料如Terfenol-D(Tb0.27Dy0.73Fe2)，即称为超(大)磁致伸缩材料(Giant Maostrictive Materials, GMSM)，其λs=30×10－6。目前具有高磁致伸缩系数的金属与合金大体分为三类：
(1)传统材料
3.3.2 稀土超磁致伸缩材料的智能化应用
(1)性能优势
以Terfenol-D为代表的稀土超磁致伸缩材料作为一种新的高效磁(电)能-机械(声)能转换材料，其性能远远优于压电陶瓷(PZT)等其他材料，表1是Torfenol-D、Ni和PZT的物理性能比较。可见Terfenol-D材料的磁弹性、声学力学、磁电热性能呈现出明显的优势，因此将其作成换能器则具有大位移、强力、大功率、精密控制、快响应、高可靠、磁(电)-机转换效率高、频带宽、能量供应简单等优点，所以在智能化应用方面有着广阔的前景。
应用Terfenol-D材料的性能优势可制成大量应用器件，如磁(电)-机械换能器(驱动器)、传感器和电子器件，至今已有千种之多，表2示出了应用的基本情况。
智能材料是本世纪材料科学技术发展的重要方向之一，智能磁性材料是其中的一个成员，磁性液体、磁流变液和稀土超磁致伸缩材料具有优异的智能功能，因而具有良好的应用前景，不久将会成为磁性材料发展的重点。
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