磁流变材料的应用综述

李凯权，代 俊，常 辉，黄 珏，石庚辰

(北京理工大学机电工程与控制国家级重点实验室，北京 100081)

0 引言

磁流变材料是一种“智能材料”，它一般是微米级或纳米级的铁磁颗粒(一般为羰基铁颗粒)沉浸在非磁性载液中所形成的悬浮液，同时还有少量的其他辅助溶液。根据载液的不同可以分为磁流变液和磁流变脂。磁流变材料中的铁磁颗粒的体积分数通常在20%～40%之间，它的流变学特性可以由外加磁场进行控制，磁场强度不同，磁流变材料所呈现出的性能也不一样，磁流变材料的这种特性被称之为磁流变效应。

磁流变(Magnetorheology，MR)效应最早在19世纪40年代被发现，在随后对磁流变效应和磁流变材料的研究与应用过程中，人们发现磁流变材料不仅具有响应速度快、流变性能变化范围宽、可逆性强等诸多优点，还在材料控制、军事等领域表现出极大地潜力。近年来，随着磁流变相关基础研究的开展，人们对磁流变材料及磁流变效应的了解更加全面，其独特的性质和优势吸引了诸多国内外的科研人员对其进行研究，磁流变材料的应用也越来越广泛，但与此同时也暴露出一些问题亟待解决。深化对磁流变材料的认知，恰当合理地利用磁流变材料可以为包括军事领域在内的诸多领域的实际工程问题提供更具创新性的、更好的解决方案。

本文在查阅大量与磁流变材料及其应用相关的资料的基础上，对目前磁流变材料及其应用的发展现状进行了综述，概括了制约磁流变材料大范围、成熟化应用所面临的部分问题，结合问题提出了解决方案，为相关的研究人员提供参考。

1 磁流变材料特性研究现状

磁流变材料具有许多特性，最重要的特性即磁流变效应，也是目前被重点关注和利用的特性。所谓磁流变效应，具体作用过程如图1所示。当外部磁场施加到磁流变材料上，铁磁颗粒迅速被磁化为偶极子，并形成与磁场平行的链式结构，磁流变材料从牛顿流体状态变成了类固体状态，整个过程耗时大概在毫秒量级。磁场强度不同，链化程度不同，磁流变材料所呈现出的状态和性能也不一样。上述变化过程是可逆的，当外部磁场消失，链式结构消失，磁流变材料又迅速恢复到牛顿流体状态。

图1 磁流变材料在磁场下形成“链式结构”的示意图Fig.1 A schematic diagram of a “chain-linked structure” formed by a magnetorheological material under a magnetic field

目前关于磁流变材料特性的研究，大量的研究成果主要是针对它磁化后的行为模式，即对磁流变效应发生后磁流变材料的表现和性质进行研究，Bingham、Herschel-Bulkley和Casson三种塑性模型是最具代表性的研究成果[1-3]。除了这三个常用的模型以外，还有一些其他针对磁流变材料特性或者性质的研究成果。Mark R Jolly等人[4]提出了一个新的描述磁流变材料行为模式的模型，这个模型是基于给定结构内粒子间的偶极子相互作用，考虑到了磁场的非线性行为，同时具有描述磁流变材料的机械和磁特性的能力。G.Bosssis等人[5]提出了在椭球集合体、条纹和圆柱体的情况下计算磁流变液屈服应力的宏观和微观结构模型。法国的K.Danas等人[6]针对铁磁颗粒磁流变弹性体进行了实验和建模，运用了试验和理论结合的方法对特定的磁流变弹性体进行了研究，对特定的样品进行了一系列试验，诸如单轴应力测试等，并且提出了横向各向同性能量密度函数(Transversely Isotropic Energy Density Function)来再现磁化、磁致伸缩、简单剪切曲线等情况，另外还提出了宏观机制来解释相应的一些问题，结合试验的情况表明所提出的模型不仅在中等磁场是准确有效的，还能够拓展到近饱和磁场。中国科学技术大学的X.Z.zhang等人[7]对磁流变液体的挤压强化效应的机制进行了研究，背景主要是因为目前应用中发现磁流变材料达不到实际应用所需要的强度，主要是通过实验和理论分析的方法对挤压强化效应进行分析，设计了一套实验装置，并且考虑到了改良的偶极子模型和摩擦效应，提出了一个半经验的模型来解释挤压强化效应。中科大的朱应顺等人[8]则针对磁流变液剪切屈服应力进行了数值分析，为了改善单链模型的准确性，从磁相互作用能出发建立了磁流变液多链计算模型，分别对链状、柱状结构进行了分析，最终发现，铁磁颗粒浓度较小时，链状结构剪切应力更大，当铁磁颗粒浓度较大时，柱状结构则更好。此外，中国科学技术大学的阮晓辉[9]对磁流变液的力学性能进行了研究，主要工作包括研究了具有空心结构的磁性颗粒对磁性液体的流变性能和沉降性能的影响，研究了磁场、振荡剪切、挤压等外界因素对磁流变液性能的影响。

综上所述，关于磁流变材料特性的研究很多，但都具有一定的适用局限性，且主要集中在磁化后模型的建立方面，有关磁流变材料特性的研究还有很多工作要做。为了更好地利用磁流变技术，全面认识磁流变材料性质或者特性是非常有必要的。

2 磁流变材料应用现状

基于磁流变材料自身独特的性质以及大量相关的基础研究的进行，磁流变技术被越来越多地被应用于解决实际工程问题，目前相对广泛、成熟的应用主要集中在离合器、阻尼器、军事等领域。根据在实际的应用情况，磁流变材料在应用中的主要工作模式大致可分为三种，分别是阀模式、剪切模式和挤压模式，工作模式示意如图2所示。下面，就磁流变材料的典型应用进行综述。

2.1 磁流变离合器

离合器是常见的一种传动装置，其作用相当于开关，在汽车工业领域应用比较广泛，常见的类型有电磁离合器、摩擦离合器、液力离合器等，伴随着磁流变技术的发展，磁流变离合器越来越受到重视和广泛应用。除了在汽车行业应用磁流变材料研发磁流变离合器之外，越来越多的领域开始关注磁流变离合器。

图2 磁流变材料常见的工作模式示意图Fig.2 Illustration of common working modes for magnetorheological materials

鉴于人口老龄化的社会需求，研发和制造人性化的驱动器来帮助老年人很有必要，而人性化驱动器里面的离合器又是十分重要的部分。由于磁流变离合器在应用中表现出结构紧凑、力矩可调、工作稳定等优点，结合实际需求，日本的Takehito Kikuchi等人[10]利用磁流变液研制出了紧凑型磁流变离合器，离合器的基本结构如图3所示，磁流变材料处于剪切工作模式。研究人员对所设计的样品进行了稳态扭矩、阶跃响应等测试，测试中使用了新鲜配置的混合均匀的磁流变液，测试结果表明达到了预期的效果，还在此基础上制备并使用了新型的磁流变液替代传统的磁流变液进行了一系列试验，证明了在这个离合器中新型的磁流变液和传统的磁流变液相比没有太大的区别。

图3 紧凑型磁流变液离合器的基本结构[10]Fig.3 Basic structure of compact magnetorheological fluid clutch

通常情况下，磁流变离合器中施加在磁流变液上的磁场由励磁线圈产生，意大利的R.Rizzo等人[11]创新性地设计了一种带有永磁体的多间隙剪切式磁流变离合器。将施加在磁流变液上的磁场由永磁体产生，具体的结构如图4所示。新的设计是在其团队老的设计基础上进行了一些改进而来的，这种离合器的特点在于，开关状态是由气动制动器进行操作的，当永磁体处于图中的位置时，磁流变液被磁化，离合器处于接合状态，当永磁体轴向移动离开图中的位置时，离合器则处于断开状态。磁流变材料的使用克服了传统离合器的磨损、大体积等缺陷。新的离合器进行了数值模拟和原理样机测试，测试结果表明计算机数值模拟和实际测试结果高度吻合。新的设计改变了传统的磁化方式，为磁流变在离合器中的应用开拓了新思路。除了在结构设计上改进和优化，加拿大的Peyman Yadmellat[12]针对磁流变离合器进行了新的自适应建模，提出了一个基于多项式近似的自适应模型，包含了电流与磁场、磁场与输出扭矩之间的建模。所提出的模型促进了电流对输出扭矩的控制的精确度的提高，并进行了一系列的仿真和试验，验证了新模型控制的精确性和高效性，新模型的提出对磁流变离合器未来设计优化提供参考。

图4 永磁体磁流变离合器结构示意图[11]Fig.4 Permanent magnet magnetorheological clutch structure

国内也有很多单位针对磁流变材料在离合器领域的应用进行了相关研究。哈尔滨工业大学的孟维佳[13]依据实际需求在充分学习和研究后选定了符合要求的磁流变液离合器进行设计研究，首先确定了其本构关系，通过对比确定了双平板式(又称作圆盘式)作为离合器的设计形式；接着对双平板式磁流变液离合器传递力矩构成进行分析，运用Bingham模型得到了传递扭矩的计算公式。然后对平板式离合器进行了机械结构设计和强度校核，还进行了仿真和再优化。哈工大的邹刚[14]则针对杯状磁流变离合器进行了性能测试和优化设计，主要的工作内容包括对磁流变液离合器的扭矩分析，搭建磁流变液离合器性能测试试验台并进行了测试，还针对改装的磁流变液离合器在实验中暴露出的不足，设计一台杯状磁流变液离合器，并且进行强度校核和仿真，给出优化后的整体设计方案。除了常规的磁流变离合器，南京理工大学王炅教授课题组的胡红生等人[15]针对装甲车发动机离合器传统驱动方式无法实现散热风扇转速实时连续调整的问题，设计了一种专用的磁流变液风扇离合器。他们建立了磁流变离合器转矩传递模型，设计了专用磁路，还采用ANSYS软件进行了磁流变离合器的仿真，验证了理论计算结果的正确性，并加工试验样机进行了测试，达到了预期的设计指标。以上的测试过程中，都采用了混合均匀无明显沉降的磁流变材料，取得了良好的测试效果。

2.2 磁流变阻尼器

阻尼器，顾名思义是提供阻尼、消耗运动能量的装置。常见的有电磁阻尼器、液体阻尼器、气体阻尼器等，随着磁流变材料的发展，人们开始更多的利用磁流变材料的特性来提供阻尼，于是磁流变阻尼器应用而生。

马来西亚的Fitrian Imaduddin等人[16]对目前已有的旋转式磁流变阻尼器的设计和建模进行了总结。首先对磁流变材料和其工作模式进行了简要介绍，然后根据结构设计将磁流变阻尼器分为连续角和有限角两种。在连续角磁流变阻尼器回顾中分别从结构设计和磁路设计角度分别对鼓式、盘式等连续角阻尼器进行了介绍，在有限角阻尼器中，同样从结构设计和磁路设计方面进行了概述。除此之外，还在磁流变阻尼器理论建模方面进行了概述，包括常用的三种模型基础上的扭矩推导发展，对磁流变阻尼器发展过程中的一些存在的问题进行了介绍。作者对磁流变阻尼器进行了比较全面的梳理，有助于更详细地了解磁流变材料在阻尼器领域的应用的研究、发展、优缺点等。土耳其的Zekeriya Parlak等人[17]在前人的诸多磁流变阻尼器的基础上进行了优化设计，研究优化的目的主要是利用磁流变材料达到目标阻尼力和最大磁通密度，在整个优化过程中，有限元分析、电磁场分析和磁流变流体的计算流体动力学分析被有机的整合起来，针对具体的需求获得了设计参数的最优值，然后制造了原型样机进行了测试。在以往的设计和测试之中，关于磁流变材料在工作过程中的发热问题很少有人讨论。

南京航空航天大学的刘松[18]针对常见阻尼器的缺点，利用磁流变材料设计了如图5所示新型半主动磁流变阻尼器。它采用了最为常见的挤压型工作模式，研究过程中不仅进行了相关的结构设计和磁路设计，并结合仿真分析得出了特定的专用数学模型。接着制造了样机并进行了测试，测试中用到的均为混合均匀的磁流变材料，得到了包括漏磁、最大静磁力和力与位移关系等数据，验证了设计产品的性能。此外，还将其应用于舰载设备隔振和直升机“地面共振”中，并对其应用进行了详细的分析。试验表明，所设计的磁流变阻尼器达到了预期的设计要求的同时还克服了常见阻尼器的缺陷，是磁流变材料的创新应用。

图5 磁流变阻尼器的结构示意图[18]Fig.5 Magnetorheological damper structure

东南大学的高瞻等人[19]在参考以往设计的基础上，为了克服以往阻尼器体积大、输出力矩小的缺陷，利用磁流变材料设计出一种蛇形磁路多片式磁流变液阻尼器，具有体积小、力矩大的特点。蛇形磁路是由阻尼器内部的导磁元件、隔磁原件和磁流变液共同形成的，创新性地使用了铁磁密封代替传统的橡胶密封。阻尼器的数学模型是基于Bingham塑性模型的，在运用ANSYS仿真后对原始设计进行优化，样机测试结果显示设计达到了预期的要求。磁流变材料的应用，为工程问题的解决提供了更好的方案。除了利用磁流变材料进行新型阻尼器的研发，浙江大学的史卫领[20]针对磁流变材料在阻尼器中的工作情况进行了性能分析和理论模型研究，有利于优化和提高施流变阻尼器性能与质量，研究磁流变阻尼器动力学模型更是对磁流变阻尼器的进一步发展具有重要意义。

2.3 磁流变减速器

除了上面的离合器、阻尼器，还有一种比较常见的应用磁流变材料的装置——减速器(Brakes)。目前，磁流变减速器根据机械结构的不同大致可分为盘式和鼓式两种。

新加坡的南洋理工大学W.H.Li等人[21]设计了一种新型的盘式磁流变减速器，机械结构示意图如图6所示。设计的理论模型是Bingham塑性模型并进行了特定的修正，设计过程中包含了磁流变液的动态屈服应力分析、盘式减速器的分析、设计的注意事项和减速器的组装。然后搭建了专用的试验平台并对设计的减速器进行了测试。在评估性能的过程中，引入了放大因子，让评估的结果更加精确。磁流变材料的使用可以大大地减小减速器的轴向尺寸。

随着现在虚拟现实技术的发展，与之相关的一些装置也随之出现，磁流变材料作为一种受控智能材料，很快就被应用于了这个领域。美国的Jonathan Blake等人[22]为虚拟现实中使用的触觉手套设计了专用的减速器。由于手套提供给减速器空间十分有限，传统的方案不太可行，而磁流变材料的特性使得减速器可以做的非常紧凑而且小巧且满足设计要求。设计中采用了蛇形磁路提高磁通量的密度，蛇形磁路的构成如图7所示。美国的Berk Gonenc等人[23]在通过触觉反馈实现虚拟针插入的过程中采用了同样小巧的带有霍尔传感器的磁流变减速器，减速器的设计中也采用了蛇形磁路和Bingham塑性模型，将霍尔传感器嵌入到减速器中，很好的解决了迟滞问题和关闭状态下的参与扭矩问题。相应的测试结果表明磁流变减速器对虚拟现实的相关设备是非常优秀的方案。

加拿大维多利亚大学的Edward J.Park等人[24]则利用磁流变材料的特性针对汽车的减速系统设计了一种带有滑模控制器的磁流变减速器，从结构上来属于旋转盘式减速器，如图8所示。在初步设计和仿真的基础上，运用了模拟退火、传热分析、静磁力分析等手段进行了优化，还设计了滑模控制器。最终的仿真结果表明，设计的滑模控制器和磁流变减速器完美的实现了设计目标，获得最佳滑移控制且具有防抱死功能，是一个成功的应用开发。

图6 盘式磁流变减速器结构示意图[21]Fig.6 Disc type magnetorheological brake structure

图7 蛇形磁路示意图[22]Fig.7 Serpentine magnetic flux path

图8 磁流变减速器的基本配置Fig.8 Basic configuration of magnetor-heological brake

在充分掌握多种磁流变减速器的基础上，法国的Carlos Rossa等人[25]对磁流变减速器的设计细则进行了总结梳理，提出了磁流变减速器的评价标准，还对磁流变材料对减速器的性能的影响进行了探究。印度的Satyajit R.Patil等人[26]针对汽车设计了一款磁流变液减速器，特别值得关注的是他们在对磁流变减速器进行了测试时增加了发热测试，采用了计算机辅助分析和试验相结合的手段探究工作过程中摩擦发热对磁流变材料性能和磁流变减速器性能的影响，这一研究对磁流变材料在减速器中的成熟商业化应用有很大的指导意义。

2.4 磁流变其他应用

除了离合器、阻尼器和减速器，目前磁流变材料还有一些其他方向的初步应用。

鉴于工业生产中经常存在运动物体停止的过程，而这样的过程往往会产生冲击，这是人们所不希望的，所以减震器就变得很重要。波兰的波兹南理工大学的Andrzej Milecki等人[27]利用磁流变材料设计了磁流变工业减震器，结构如图9所示。这种减震器是可以控制运动物体的停止过程的一种半主动式的减震器，可以针对运动物体的动能调整制动力的大小，研究人员对设计进行了计算机仿真和理论模型建立，还进行了试验，同时阐述了对减震器的控制方案。

意大利的Antonio Lanzotti等人[28]针对汽车设计了一种半主动磁流变差速器，研究中创新性的采用了虚拟样机技术、逆向工程技术、多物理场仿真技术等技术，制造了样机并进行了测试，结果表明使用磁流变材料效果良好，达到了预期目标。

香港中文大学的H T Guo等人[29]设计了一种新型的多功能旋转式磁流变液致动器(执行器)，区别于以往磁流变材料应用的单一功能性，开始向多功能集成化方向发展，如图10所示。执行器在不同工作模式下，可以充当马达、离合器或减速器。之所以设计这样一种多功能的器件，主要是因为实际需要中可提供的空间十分有限，容不下多个器件，而使用磁流变材料则完美地解决了空间有限和多功能的问题。研究人员对这种新器件的设计细节和工作原理进行了详尽的介绍，并制造了原理样机进行了测试，达到了预期的效果。与上文中提到的离合器设计类似，在这个设计中也用到了永磁体替代励磁线圈产生磁场。此外，香港中文大学的J Z Chen等人[30]针对残疾人士和行动不便的人所使用的辅助膝盖支撑设计了磁流变致动器，同样是具有体积小、多功能的特性。这些研究和创新反映出磁流变材料应用的发展趋势——多功能集成化。

中国民航大学的卢铭涛[31]在参考前人设计的基础上，结合飞机起落架减震器的实际使用情况，设计了一种新的飞机起落架磁流变减震器。其创新性地设计了一种环形间隙流与油针共同作用的磁流变减震器，对减震器的结构、磁路、油针等进行了设计后进行了仿真分析和优化，最后进行试验对减震器的性能进行检验，结果表明新型减震器优于传统的减震器。

华东交大的张海云、胡国良等人[32-33]运用磁流变材料研究和设计了磁流变阀，同样的采用了ANSYS仿真与测试相结合的方法，为磁流变其他应用的设计提供了研究方法的指导。昆明理工大学的吴张永等人[34]针对具体情况设计了一种工作间隙中置的磁流变阀，如图11所示，并对其性能特性进行了研究，创新了磁流变阀的设计形式。

图9 磁流变减震器结构示意图Fig.9 Magnetorheological shock absorber structure

图11 磁流变阀的结构示意图[34]Fig.11 Magnetorheological valve structure

除了单个应用产品的开发，清华大学的马良旭[35]则针对电动汽车的磁流变液制动系统进行了开发。在对磁流变液进行研究后，提出了关于磁流变液剪切应力的高精度拟合方法，提出了磁流变液制动器的设计方法并设计了多种制动器，搭建试验平台对制动器进行了测试，最后还针对电动汽车的磁流变液制动系统设计了相应的控制算法。试验结果表明，新的磁流变液制动系统相比于传统的制动系统性能上有了大幅改进。

此外，湖南大学国家高效磨削工程技术研究中心的尹韶辉等人[36]利用磁流变材料开发了小口径非球面斜轴磁流变抛光技术，工作原理如图12所示。抛光试验的结果表明，这项新型抛光技术克服了传统的刚性工具抛光，能够达到纳米级粗糙度，很有应用前景。

2.5 磁流变军事应用

众所周知，军事科技一直是人类科技进步与发展的排头兵，新材料的应用亦是军事科技领域的热点。由于磁流变自身的特殊性质，它在军事应用潜力很早就受到了人们的重视，历经长期的发展，目前已经有了一些相对成熟的应用。

美国麻省理工学院运用磁流变材料开发出了新型的防护设施。他们将机织纤维的防弹衣半成品浸泡于磁流变液中，磁流变液充满织物的空隙中。当衣服上的传感器检测到冲击波或者瞬态的冲击时，衣服里面的电源被启动产生磁场，使得磁流变液在毫秒级的时间内成为坚硬的固体，从而达到抗冲击的目的[37]。美国的Marathe S等人[38]将剪切模式磁流变阻尼器的Bingham塑性模型与直升机的旋翼的空气力学模型结合形成一个系统模型，采用2种方法(on-off控制和线性反馈控制)分析阻尼器的控制效果，对磁流变阻尼器的控制方式进行了探索和改进设计。

中北大学的黄继[39]将磁流变材料应用于自动武器的缓冲系统中，研究了冲击载荷下磁流变液高速剪切情况并探究了磁流变缓冲系统参数化动力学模型；从器件响应时间和磁流变液体响应时间两个方面对冲击载荷下磁流变缓冲系统的响应时间进行了讨论；提出一种状态预测的新方法，并获得高预测性能的支持向量回归模型；利用TMS320LF2407对自动武器缓冲系统中应用的磁流变缓冲系统的电流驱动器进行了设计，最终通过模拟和验证，证明所设计的自动武器缓冲系统是十分有效的。

除此之外，南京理工大学王炅教授团队的常娟[40]将磁流变材料应用到了弹药引信的延期解保机构中。他们首先研究了竖向弹簧式磁流变延期解保机构，主要的工作过程是：平时状态下，磁流变液在永磁体产生的较强磁场作用下呈现类固态，挡住击针上移，起到隔爆作用来保证平时的安全。在弹丸发射时，永磁体在后坐力的作用下剪断剪切销下落，磁流变液迅速恢复流动性，在转速达到一定大小时，磁流变液开始泄流。当磁流变液泄流完毕后，击针复位从而使引信解保。他们团队的陆静、赵亚楠、郑彩军[41-43]在已有的研究基础上，开发了旋转式的磁流变延期解保机构，如图13所示，其工作基本原理是平时磁流变液在在永磁体作用下阻碍活塞的移动，从而限制了隔爆转子的转动。在弹丸发射后，永磁体剪切销剪断下落，磁流变液恢复为流动性良好的牛顿流体。当弹丸转速达到一定大小时，泄流孔打开，磁流变液便开始泄流。当流体泄流完毕后，引信解除保险。他们不仅进行了原理性的设计，还针对不同大小口径的弹药进行了具体的设计和分析，还做了仿真和试验，验证了设计的可行性。这一研究成果是对磁流变材料在军事领域的创新性应用，可以说是对磁流变材料的应用提供了新的思路和方向。

北京理工大学的常辉等人[44]则把磁流变材料应用于引信用的微小型涡轮式磁电发电机的转速控制装置中，如图14所示，将转轴沉浸在磁流变材料中，利用励磁线圈产生磁场来控制磁流变材料产生磁流变效应，改变磁流变材料施加在转轴上的阻尼力矩的大小来实现对涡轮发电机的转速控制。在试验过程中，采用了混合均匀的悬浮液，没有评估连续控速过程中发热的问题所带来的影响，并未探究到发热和长时期储存的沉降问题，这项技术若要投入实用还有一些工作要进行。

图12 磁流变抛光技术示意图[36]Fig.12 Magnetorheological polishing technology

图13 旋转式磁流变延期解保机构示意图[41]Fig.13 Rotary magnetorheological delay arming mechanism

图14 磁流变控速的涡轮式磁电发电机结构示意图Fig.14 Structure of turbine-type magnetoelectric generator with magne-torheological velocity control device

3 磁流变材料应用中的问题及解决途径

前文对目前磁流变材料特性研究及应用的现状进行了简要的介绍，通过上面的简介，可以看出目前磁流变材料的研究和应用已经取得了一些成果，但磁流变材料想要大规模、商业化、成熟化应用仍面临着三大主要问题：

1)理论模型问题

关于磁流变材料的理论研究水平较低，针对磁化后的行为模式至今尚没有一套完整而准确的理论模型，理论对实际的指导意义有限，无论是离合器、阻尼器还是其他应用产品的设计和研发过程中，都不可避免的建立了新模型或者对基础模型进行修正，侧面印证了这个问题。

2)沉降问题

目前磁流变材料的应用在开发测试过程中，均采用混合均匀的磁流变材料取得了良好结果，但在实际应用当中发现当磁流变材料被静置过后就会产生沉降，使得产品效果大打折扣，即使已经在制作磁流变材料时加入了抗沉降的成分，但沉降问题仍然比较严重。

3)工作温度范围问题

在诸如离合器、阻尼器等绝大多数应用中，磁流变材料工作均会摩擦发热导致温度升高，同时工作环境温度也会不同，在实际应用中发现材料温度会大大影响磁流变材料的特性，进而影响产品的工作效果，在开发测试过程中往往容易忽略且相关研究成果较少，想要扩大磁流变材料的应用工作温度范围问题必须解决。

针对在实际应用中发现的问题，结合目前的发展现状，就解决实际问题推动磁流变材料应用的发展，提出解决方案和建议：

1)理论模型方面

加大磁流变材料基础研究投入，建立一套完备而准确的有关磁流变材料行为理论模型，全面而准确的刻画磁流变材料在磁场中的行为，克服以往理论的特殊性和局限性，提升理论水平，提高理论模型的适用范围和指导性作用。

2)沉降改善方面

磁流变材料多为悬浮混合物，长时间静置以后就会产生沉降，制约了磁流变材料的储存和应用，应当加大研究力度，不局限于往悬浮液中添加一些辅助的溶剂和物质来改善抗沉降性能，可以重新设计它的构成、存在形式等，努力从根本上克服沉降问题，增强实用性。

3)工作温度范围问题方面

从多方面下手，可以尝试改变组成成分等多种方案，增强磁流变材料的散热能力或降低吸热能力，降低材料对温度的敏感性从而减小温度变化对材料性能的影响，扩大磁流变材料的工作温度范围。

4 结论

由于磁流变材料独有的性质和优势，经过多年的发展如今已经在很多领域得到了应用，也解决了一些工程问题，但要大规模成熟化应用磁流变材料还有许多工作要做。基于其广阔的应用前景，越来越多的科研工作者开始参与到磁流变材料的研究和应用中来，计算机和仿真技术的飞速发展，更是加速了磁流变材料发展和应用的进程。本文对磁流变材料的特性研究进行了简介，主要对磁流变材料应用现状进行了综述，针对现状概括了应用中存在的问题，并结合问题提出了解决方案，可为相关科研工作者提供参考。把握发展方向，着力解决存在的问题，相信磁流变材料的发展应用会越来越成熟广泛，智能磁流变材料也将为人类社会做出更多贡献。