[发明专利]磁性液体磁化粘度测试方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及磁性液体及磁流变体粘度的测试方法与装置，尤其是在磁场磁化作用下的磁性液体或磁流变体材料的磁化粘度测试方法与装置。

背景技术

磁性液体及磁流变体材料是由磁性粒子通过表面活性剂稳定分散于某种载液中而生成的具有磁性的固液二相功能材料，其整体形态、微观结构和粘度等特性受外加磁场的约束和控制，在密封、阻尼减振、电磁滤通、高品质音响、传感、制动等多方面具有非常广泛的应用前景。磁性液体和磁流变体在磁场中和不同温度下的粘度特性研究尤其重要，是其应用研究的基础。当外加磁场低于某临界值时，磁性液体或磁流变体中磁性粒子的布朗热运动占主导地位，不易发生链状序化，整体材料的粘度特性与普通流体相同；但是在外加强磁场作用下，磁性液体及磁流变体材料表现出极强的磁化增粘特性，而且这种磁化增粘特性与磁化时间有关。磁化增粘特性对于阻尼减振、制动等功用是有益的，但是对于密封和高品质音响等功用是有害的。因此需要测定其不同温度下的粘度随外加磁场强度和时间的变化曲线，以确定不同磁性液体或磁流变体材料的工作磁场，并为密封及阻尼减振等器件的优化设计提供依据。

普通的流体粘度测试方法不适于磁性液体及磁流变体材料的磁化粘度的测试。一方面在现有粘度测试设备上，无法方便对其施加强磁场，即使是施加了外磁场，一些靠重力作用的粘度计也无法使用，因为磁力会大于重力的作用。另一方面普通方法每次需要的液体样品数量较大。

中国专利申请公开号为CN1737531A和CN2802498Y给出的磁性液体表观粘度的测试方法采用磁性液体密封相近的聚磁结构，通过增加或减少聚磁结构中永磁体块的数量来控制外加约束磁场的强度，这样作一方面每次更换永磁块不方便，另一方面约束磁场的变化是不连续的，无法准确测定临界工作磁场，同时该专利也未给出工作磁场强度的测定方法。中国专利CN2099316U中给出的测定方法是在传统运动粘度测试方法的一种改进，虽然采用电磁取代了永磁，实现了外加磁场的连续变化，但是很难在较长时间内达到并维持较高的磁场强度，而且每次测试时需要大量的液体样品和耗费较多的电能，特别是电磁线圈在工作时会产生大量的热，难以控制被测样品的温度，尤其是较难实现低温磁化粘度特性的测定。

还有，中国专利申请号为ZL201010290643.6提供一种采用永磁体作磁源、约束磁场连续可调的磁性液体和磁流变体的磁化粘度测试方法与装置，主要由导磁定环、导磁动环、永磁环和极靴环以及恒定间隙和可调间隙构成充磁回路，导磁动环和导磁定环通过上下连续位移来调整可调间隙的大小，使之成为可调磁阻，从而调整磁回路的磁通量，进而调整恒定间隙内施加在磁性液体或磁流变体材料样品上的磁场强度；实现了磁性液体外加磁场的连续可调，测试装置对材料样品的用量小，且不会对样品温度产生影响，使用方便，功耗小。但是采用该设计只有一个充磁回路，只能对磁性液体样品施加强磁场，无法使磁回路上的磁通或者施加于恒定间隙内的磁场强度降低到一个相对较弱的水平；恒定间隙的回转半径过小，但转子惯性过大，没有充分利用结构空间；而且可调间隙调节时，虽然恒定间隙不变，但是其间隙面是相对错动的，这样会造成磁性液体在间隙面上的托动现象。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种采用永磁体作磁源、约束磁场由弱至强连续可调的磁性液体磁化粘度测试方法，其弱磁场可调节至趋近于零的水平，且对磁性液体形成剪切作用的转子惯性小，回转半径大，调节方便，尤其适合于低温、弱磁场条件下磁性液体的粘温曲线及磁粘曲线的测量。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种磁性液体磁化粘度测试装置，采用永磁体作磁源、设计有充磁回路和漏磁回路，可约束磁场由弱至强连续可调，其弱磁场可调节至趋近于零的水平，且对磁性液体形成剪切作用的转子惯性小，回转半径大，调节方便，尤其适合于低温、弱磁场条件下磁性液体的粘温曲线及磁粘曲线的测量。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种磁性液体磁化粘度测试方法，其特征在于包括以下步骤：

1)设定磁性液体磁化粘度测试装置的轴向恒定间隙为δ，轴向恒定间隙中心半径为R，轴向恒定间隙的圆柱面高度为h；

2)在磁性液体磁化粘度测试装置的轴向恒定间隙内通过管路注入磁性液体材料样品；