磁流变液正应力测试系统的设计及实验(3)
相对比较便宜，而且具有较高的导磁率和较低的矫顽磁力，生产上使用最多。其直径一般
为几微米到几十微米，颗粒直径太小会使得饱和磁感应强度降低，颗粒过大则很难使悬浮
体保持均匀稳定，一些新的研究也采用微米级和纳米级磁性微粒混合制成微纳米磁流变液，以弥补上述缺陷，改善磁流变液的性能；
母液，也称载液，它是磁性悬浮微粒的载体，为了保证磁流变液具有稳定的特性，母
液应具有低粘度、高沸点、低凝固点、非燃性、稳定性和较高密度等特性。目前，较为常
用的母液是硅油，一些高沸点的矿物油、合成油和优质煤油也可作为磁流变液的母液[1]
；
表面活性剂等添加剂。由于磁性微粒与非磁性载液存在非常大的密度差，磁性颗粒很
容易凝聚并沉降在载液的底部，大大降低磁流变液的性能，往磁流变液中添加少量表面活
性剂等添加剂，其主要作用是包裹磁性微粒，改变微粒的表面状态阻止其相互聚集而产生
凝聚，使微粒能够悬浮于液体中，减少或消除沉降。
无外加磁场时，磁流变液中的磁性悬浮颗粒呈自由运动(布朗运动)状态，磁流变液表
现为低粘度的牛顿流体状态，如图 1.1（a）所示；一旦施加磁场，磁流变液中的磁性颗
粒在磁场的作用下凝结成链状、柱状、团状或其他复杂的网状结构，如图 1.1（b）所示，
其流动特性会发生显著的变化，流体的粘度会急剧增大，剪切屈服应力增加，磁流变液表
现出粘塑性流体状态；撤去磁场后又恢复低粘度的牛顿流体状态。磁流变液这种可逆的转
变现象,称为磁流变效应。由于磁流变液的磁流变效应具有可逆性、可控性以及快速响应
等优点，目前已在军事、航空、汽车、建筑、研磨（抛光）工艺、运动器材等诸多领域受
到广泛关注，被认为是未来最具有前景的智能材料之一。 1.2 磁流变液及其性能的研究
美国学者 Rabinow[3]
在 1948 年发明了磁流变液及磁流变离合器，并在 1951 年申请了
磁流变液传递扭矩器件的专利。从 50 年代起到 80 年代，磁流变液研究应用的发展一直非
常缓慢，直到进入90 年代，磁流变液的研究重新焕发了生机，特别是，自 1995年起，两
年一届的国际电流变液与磁流变液会议，促进了磁流变液和磁流变器件的研究和开发。
美国 lord 材料公司的研究人员在磁流变液及应用研究方面取得了突出成果，如
Carson 等人对磁流变器件进行了研究，并申请了磁流变阻尼器及减振器、制动器等多项
专利；Jolly 等人对磁流变液材料的流变行为及磁流变液减振器的挤压模型进行了研究，
并且Lord材料公司己有商品化磁流变液材料上市。美国Ford汽车公司Ginder[4]和Phule[5]
等人对磁流变液的原理及应用进行了研究。 近年来，国内对磁流变液也有过一定的研究，如重庆大学的常建[6]
、司鹄[7]、彭向和[7]
等人研究了磁流变液流变特性的测试方法，李海涛等人研究了磁流变液的屈服应力；中
国科技大学的金昀[8]、周刚毅[8-9]和张先舟[10]
等人研究了磁场作用下磁流变液结构演化及剪
切屈服应力、磁流变液相变技术柔性夹具；复旦大学的潘胜[11]
等人研究了磁流变液的屈服
应力与温度效应；上海交通大学的何亚东、西安建通大学的倪建华等人研究了磁流变阻尼
器在车辆悬架控制中的应用。
国内对磁流变液的研究及应用也取得了一些成果。比如剪切速率对剪切应力的影响[7]，
磁感应强度对剪切应力的影响[7]