电流变技术在微型机械系统中的应用研究

　　微型机械系统是当今科学研究的前沿以及核心，也是被世界公认为最具潜力之整合型高科技产品产业。而电流变液是一种新型的智能复合胶体材料，其主要特征就是在一定强度的电场或磁场下表观粘度会随场强的提高而显著增大，甚至可以提高几个数量级，而且效应可逆，使它在工业及工程上有极其广泛的应用前景，将成为今后微型传动系统的最佳替代器件。

　　目前电流变技术在工程实践中的应用主要是减震器、制动器、离合器、控制阀，而在微型机械系统中的运用还比较少，本文将着重介绍一种三通口微型电流变阀，利用这种阀将电流变液这种智能流体应用到微型机械系统中，将大大促进了微型机械系统的开发和实用化。

　　微型泵、微型阀以及微型致动器一直是微型机械系统的一个主要研究方向，目前微型阀主要可以分为微型被动单向阀以及微型主动阀[1]。微型被动单向阀一般和微型泵一起应用，实现形式有好多种，有热致动、电磁致动、静电致动等，例如图 1 所示的振膜泵模型就是微型单向阀应用的一个典型例子，它属于悬臂梁阀片式结构。这种微型阀的结构虽然简单，但是阀膜片容易疲劳弯曲，会产生反向泄漏。微型主动阀可单独用于气体和液体的微流量、压力控制，其结构为被动阀和致动器的结合，用于微泵中的致动原理也适用于微型主动阀。

　　带有阀片的微型阀结构相对比较复杂，而且加工难度大。基于电流变技术的的电流变阀已经成功应用在大尺寸机械中，其特点就是结构简单，加工精度要求不高，响应快，而且设计的电流变阀中没有运动部件，因此克服了传统阀中可能出现的泄漏和以及由摩擦引起的磨损，因此将电流变技术引入到微型机械系统中有很好的应用背景及前景。

　　1 适合于微型机械系统的电流变材料及三通口电流变阀

　　电流变材料有许多种，典型的电流变材料是两相多组分的悬浮液，这种固液两相悬浮液容易发生沉淀或发生相分离，因此其应用受到限制。文献[6]中研究出一种粒子分散型的电流变液，它是由可极化粒子外面包覆无机粒子层，并选用硅油作为基础液，这种粒子的密度和硅油相近，而且温度稳定性高、粒子较软、对电极磨损比较小，可将这种电流变液应用于微型机械系统，但这种粒子还是存在着吸水性，容易发生沉淀，特别是在一些具有止回阀的谐振式压电致动微型泵中，这种粒子型的电流变液会造成干扰和堵塞现象，影响泵性能，如果使用均相电流变材料(比如液晶材料)就可以克服这些缺点。但液晶材料的价格比较贵，而且响应速度相对比较慢是其应用中的不足之处，也是目前研究人员关注的一个问题。