电流变液技术在液压控制系统中的应用

　　电流变液( Electrorheological Fluid，简称 ERF) 是一种流变特性可受外加电场控制的智能材料。由于在外电场的作用下，其表观黏度和抗剪屈服应力能随电场强度的增大而增大，当电场强度增大到某一值时，电流 变液将实现由液态向类固态的转换，且这种转换是快速 ( 一般为 ms 级) 可逆的，具有响应快、连续可调、能耗低等优良特性，越来越为有关工程技术人员所关注。研究表明，电流变液在工程机械、液压系统、航空航天、机器人、配备液 压运动平台的飞行模拟器等众多领域具有广泛的应用前景。

　　1 电流变液材料的组成

　　电流变液材料通常由低介电常数的绝缘基础液、电敏物质添加剂和可在电场中产生极化的固体粒子三部分组成。

　　1. 1 绝缘基础液

　　绝缘基础液主要影响电流变液的沉降性和其零电场下的黏度，目前，常用的基础液有硅油、食用油、煤油、矿物油和氯化石蜡等。

　　对绝缘基础液的要求是: 高的电阻和低的电导率，即绝缘性良好的液体，能耐高压; 高的沸点和低的凝固点，在一般工作温度下不挥发; 低的黏度，以便使电流变流体在无电场作用时有良好的流动性; 密度尽可能大，并与分散相的固体粒子相匹配，以避免沉淀; 具有高的化学稳定性; 显著的疏水性; 无毒，价廉。

　　1. 2 添加剂

　　常用的添加剂有水、酸、碱、盐类物质和表面活性剂等。在很多情况下，水的存在能促进和加强 ER 流体的电流变效应。除水以外，其它的极性液体对电流变效应也有很强的促进作用，如乙醇、乙二醇、二甲基胺等。添加剂中常用的还有表面活性剂，表面活性剂具 有增溶、润湿、渗透以及分散和絮凝作用。表面活性剂除了对电流变效应有促进作用外，还能增强悬浮液的稳定性。添加剂中的另一类为稳定剂，稳定剂的作用是增 加悬浮粒子的稳定性或产生粒子间胶态的分子团桥，能使粒子不沉淀又不絮凝，使流体处于一种凝胶态。

　　1. 3 固体粒子

　　固体粒子材料的性能决定电流变性能的强弱，是电流变液的关键组成部分，常用的固体粒子材料有无机化合物材料、有机高分子材料和复合材料等。

　　1) 无机化合物材料

　　自从Winslow( 温斯洛) 在 1947 年发现电流变效应以来，无机材料一直是研究较多的一类。无机材料基本上都是离子型的金属和非金属化合物。用无机化合物作成的固体粒子可分作两类，即金属的 氧化物和金属盐类的无机化合物，包括二氧化硅、二氧化锡、二氧化钛、氯化亚铁、三氧化二铝、氧化亚铜、石灰石、钛酸钡、钛酸钙等。