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电流变液

/electrorheological fluid/
条目作者彭杰

彭杰

最后更新 2024-06-18
浏览 257
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在外加电场作用下流变性质会发生显著改变的复杂液体。通常是由低介电属性基液和悬浮在其中的高介电属性固体微粒组成的悬浮体系。

英文名称
electrorheological fluid
所属学科
力学

1947年,美国物理学家W.温斯洛发现,把面粉、石灰、淀粉或明胶粉末散布于绝缘的矿物油或者硅油中制成的悬浮液,在外加电场作用下,其表观黏度及剪切应力随电场强度的变化而变化,该现象称为电流变效应。

在无外界电场作用时,固体微粒随机地悬浮分布在基液中,电流变液的力学特性与普通的牛顿流体相近。但在外加电场作用下,固体悬浮微粒被瞬时极化并形成链状或柱状结构,如图所示,电流变液表观黏度急剧增大几个数量级,直至固化。此时,电流变液可承受较大剪切应力,呈现出屈服应力流体的特征。上述变化过程具有瞬时和可逆的特点。

WZ-08-电流变液1.png

电流变液成链示意图电流变液成链示意图

电场作用下,电流变液呈现出屈服应力流体的特征。描述电流变液力学特性的模型为屈服应力流体模型,即:

式中电场强度;表观黏度;屈服应力,这里为与电流变液材料和固体微粒的体积分数有关的参数,可由实验进行测定。

早期的电流变液性能较差,基本不具备实用性。20世纪80年代末,随着材料科学技术的发展,电流变液的性能得到了突破,现已开始进入实用阶段。

电流变液可通过外加电场,对其表观黏度进行快速、连续且可逆的控制,因此能够通过改变电场实现力矩的可控传递和机构的可逆控制。可用于新型离合器、阻尼器、减振装置和制动装置的研制与开发,在汽车、航空、润滑等领域具有广阔的应用前景。

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