[发明专利]一种磁流变材料磁场可控微观动态观测装置

说明书

技术领域

本发明涉及磁流变材料技术，尤其是涉及一种对磁流变材料在剪切过程中进行直观的动态观测的装置。

 

背景技术

磁流变材料，主要指磁流变液，是一种可控的流体材料，是智能材料研究中较为活跃的一支。磁流变液材料是由高磁导率、低磁滞性的微小软磁性颗粒和非导磁性液体混合而成的悬浮体。这种悬浮体在零磁场条件下呈现出低粘度的牛顿流体特性；而在强磁场作用下，则呈现出高粘度、低流动性的Binghan体特性。由于磁流变液在磁场作用下的流变是瞬间的、可逆的、而且其流变后的剪切屈服强度与磁场强度具有稳定的对应关系，因此是一种用途广泛、性能优良的智能材料。

磁流变液一直是功能材料体系中研究的重点，很多学者在理论领域已经取得了很多成就。这些现有研究中，大都集中在研究磁流变材料在不同磁场或者不同温度情况下的剪切力大小，怎样测试磁流变液的性能参数。其采用的测试设备均具有结构复杂，成本高昂的缺陷。

随着磁流变材料的推广应用和普及，越来越多的研究者开始对其感兴趣，但对于新接触磁流变材料的研究者，目前并没有能够直观地演示磁流变材料性能变化动态过程的设备，不利于研究者迅速对磁流变材料产生兴趣，如果采用现有的结构复杂的磁流变材料性能测试设备给初学者使用，一是成本高昂，二是不利于初学者操作。

故发明人考虑到，如果能够设计一种成本低廉的磁流变材料动态观测装置，能够直观的观测和验证磁流变材料的性能，则能够迅速地提升初学者对磁流变材料的兴趣，有利于磁流变材料的研发。

 

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种能够直观的观测和验证磁流变材料的性能的磁流变材料磁场可控微观动态观测装置，该装置能够直观地观测出磁流变材料在外加磁场时和剪切屈服时的变化情况，能够观测出磁流变材料承受的剪切力变化与磁场变化之间的关系，同时具备成本低廉，实施便捷等优点。

为了解决上述技术问题，本发明中采用了如下的技术方案：

一种磁流变材料磁场可控微观动态观测装置，其特征在于，包括一个观测台，观测台上开有光源缝，光源缝内设置有向上发射的光源，光源缝上方固定有观测板，所述观测板采用透明玻璃材料制得，观测板上表面正对观测缝的地方具有长方体的剪切板安装槽，剪切板安装槽内设置有铁质的第一剪切板和第二剪切板，第一剪切板的一侧固定在剪切板安装槽的一个侧面，另一侧可滑动地设置有所述第二剪切板，第二剪切板远离第一剪切板的一侧固定设置有一个拖动板，拖动板与观测板采用相同材质且拖动板远离第二剪切板的一侧为光滑平面，剪切板安装槽远离第一剪切板的侧面同样为光滑平面且与拖动板的光滑平面相贴合，所述第一剪切板和第二剪切板之间留有1mm的观测间隙，观测间隙正对光源缝设置，所述安装槽的侧面长度大于第二剪切板和拖动板的长度；所述观测板上位于剪切板安装槽的两侧对称设置有磁铁安装槽，两个磁铁安装槽内对称地卡装有多对磁铁；还设置有伺服电机和皮带，皮带连接到所述拖动板的两端，同时皮带与伺服电机连接并靠其带动旋转，所述皮带位于拖动板的两端处各具有一个拐点，拐点处的观测台上设置有用于供皮带转向的滑轮，两个滑轮之间的皮带与拖动板位于同一直线上，所述观测台上还设置有显微镜，所述显微镜的镜头正对所述光源缝上方的观测间隙设置。

本装置使用时，先将磁流变材料，比如磁流变液加入到第一剪切板和第二剪切板的观测间隙内，然后在磁铁安装槽内对称地装入磁铁，通过显微镜可观察和记录其材料变化的情况，比如磁流变材料内形成的若干链状结构的形状、方向等。然后启动伺服电机输出力矩，当伺服电机输出力矩能够大于磁流变材料的剪切屈服力的时候，伺服电机能够带动皮带转动，此时通过显微镜能够观察和记录磁流变材料的链状结构断裂的过程，通过增减磁铁的数量可以实现对磁场的离散控制，再对应地调整伺服电机输出力矩，可以直观的显示和观测到磁流变材料的剪切屈服强度随磁场的增减而变化的情况。

本装置能够直观地观测到磁流变材料的动态变化情况，同时设计的结构能够将伺服电机输出的力矩更完整地转化为剪切力，故能够很好地演示出磁流变液承受剪切力变化情况与附加磁场大小之间的关系，且能够直观地观察到该变化过程，故更容易让观察者严谨地认知到磁流变液的工作状态及动态变化过程。同时本装置采用简单的材料和构件形成，采用的显微镜也为实验室常用仪器，可以临时组装得到，故具有实施成本低廉，便于实验室应用的优点。

 

附图说明

图1为本发明的装置结构示意图。