一種智能材料－－電流變液

www.guilinhy.com 來源：互聯網作者：panzhihao 類別：汽車保養維修時間：2007-09-04

一種智能材料－－電流變液

自然界中液體和固體是有明顯區別的兩種物質形態。水、油是液體，可以四處流動。石頭、木材是固體，有固定的形狀。同一種物質在外部條件的變化下，可以從一種物質形態變化到另一種物質形態，例如水，當溫度在零攝氏度以上是液體，在零攝氏度以下就會結冰，變成固體。那么，能不能發明一種材料，通過一種媒介作用使它能在液體與固體之間自由轉換，分別具有兩者的優點呢？

現在，有一種稱為“電流變液”的東西，正扮演著這種新型材料的角色。通電時，它的粘度隨外電場增加而變稠，從液體向固體演變，當電場足夠大時，整個體系表現出類似固體的特征。當去掉外加電場時，它又由固態重新恢復到原有的液態。由于這種材料可以在電場作用下在液態和固態之間轉換，故被稱為電流變液。由于電場可由電腦操縱，因此可變態的電流變液又被稱為智能材料。

電流變液是一種由介電微粒與絕緣液體混合而成的復雜流體。在沒有外電場時，它的外觀很像機器用的潤滑油，一般由基礎液、固體粒子和添加劑組成。基礎液可采用煤油、礦物油、植物油、硅油等經理化處理的物體構成，要具有絕緣性能好，耐高壓，低粘度，在無電場作用下具有良好流動性這些性質；固體粒子是一種由納米至微米尺度大小的具有高的、相對的介電常數和較強極性的微細物體組成。添加劑常用水、酸、堿、鹽類物體和表面活性劑組成，其作用是增強懸浮液的穩定性和電流變效應。

在外電場作用下，電流變液中的固體顆粒獲得電場的感應作用，首先在兩極板間排成鏈，隨電場進一步增強，鏈之間相互作用而聚集成柱，從而由液態進入固態。

近來電流變液組份獲得不斷改進，性能良好的電流變液在電場的作用下能產生明顯的電流變效應，即可在液態和類固態間進行快速可逆的轉化，并保持粘度連續。這種轉變極為迅速，瞬時可控，能耗極小，因而可與電腦結合，實現實時控制。電流變技術在機械工程、汽車工程、控制工程領域的應用范圍非常廣泛。

電流變技術在汽車上最直接的應用是利用它在電場下粘度連續變化的特性制造汽車離合器裝置，例如汽車自動變速器的離合器，就可以用電流變液取代傳統的齒輪離合裝置。傳統的汽車自動變速器機械結構復雜，具有體積大，耗能高的缺點。如果改用電流變液制作的離合器來代替傳統的齒輪離合裝置，不僅體積可以大幅縮小，而且控制簡單，只需控制電壓就可達到調速的目的，屆時只需在方向盤上設置幾個調速按鍵就可解決換檔。

電流變液作用下的離合裝置原理是這樣的：主動軸和從動軸之間充有電流變液。當外加電場為零時，主動軸不會帶動從動軸轉動；當電壓逐漸增加時，電流變液的粘度會隨之增加。當其粘度達到一定臨界值時，主動軸帶動從動軸轉動。

由此可見，根據電流變技術的原理，構成液—機耦合的機制，可以設計出全新的汽車結構。根據這一原理，同樣可以設計出新穎的汽車轉向系統、汽車的減震裝置、制動裝置等。與傳統的機械產品相比，具有設計簡化、應用簡便、靈敏度高、噪聲小、壽命長、成本低、易于實現電腦控制的特點。電流變技術在汽車傳動系統的重大創新將引發一場汽車技術革命。