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1、(10)申请公布号 CN 102817955 A (43)申请公布日 2012.12.12 C N 1 0 2 8 1 7 9 5 5 A *CN102817955A* (21)申请号 201210191247.7 (22)申请日 2012.06.07 F16F 9/53(2006.01) C25D 11/02(2006.01) (71)申请人中国兵器工业第五二研究所 地址 315103 浙江省宁波市科技园区凌云路 199号 (72)发明人谭锁奎 纪松 赵红 董旭峰 齐民 (74)专利代理机构宁波诚源专利事务所有限公 司 33102 代理人袁忠卫 景丰强 (54) 发明名称 巨电流变体阻尼器极。
2、板的修饰处理方法 (57) 摘要 一种巨电流变体阻尼器极板的修饰处理方 法，其特征在于将巨电流变体阻尼器极板表面进 行微纳化粗糙化处理。与现有技术相比，本发明的 优点在于：通过对电极极板表面微纳化修饰处理 技术，提高巨电流变体与极板间的摩擦系数，以获 得高阻尼力的巨电流变体极板，大幅提高巨电流 变体阻尼器件的阻尼力。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 1/1页 2 1.一种巨电流变体阻尼器极板的修饰处理方法，其特征在于将电流变体阻尼器极板表 面进行微纳化粗糙。
3、化处理。 2.根据权利要求1所述的修饰处理方法，其特征在于所述的微纳化粗糙化处理为纹理 沟槽纳化处理、微弧氧化纳化处理或激光刻蚀纳化处理中的至少一种。 3.根据权利要求2所述的修饰处理方法，其特征在于所述的纹理沟槽纳化处理中沟槽 深度为0.55微米，沟槽宽度为0.510微米。 4.根据权利要求3所述的修饰处理方法，其特征在于所述的沟槽截面为三角形、梯形、 矩形或圆形。 5.根据权利要求2所述的修饰处理方法，其特征在于所述的微弧氧化纳化处理中微弧 氧化处理液包括1.53.5g/L的NaOH水溶液为和48g/L的Na 2 SiO 3 水溶液，加载的电流密 度为13A/m 2 ，处理后的极板表面粗糙。
4、度为Ra0.5Ra1.5。 6.根据权利要求2所述的修饰处理方法，其特征在于所述的激光刻蚀纳化处理中以流 速为520m/s的38mol/L的NaCl水溶液为电解液，激光功率密度为1510 7 w/cm 2 ，二倍 频晶体为KTP，=90，=23.5，处理后极板的表面粗糙度为Ra0.5Ra1.4。 权 利 要 求 书CN 102817955 A 1/3页 3 巨电流变体阻尼器极板的修饰处理方法 技术领域 0001 本发明涉及一种巨电流变体阻尼器极板，尤其涉及该极板的修饰处理方法。 背景技术 0002 电流变体(Electrorheological Fluid)是由可极化的介电微粒分散于基液中形 。
5、成的一种悬浮液，在电场的作用下其粘度、剪切强度、流变行为等可随电场的变化瞬间发生 可逆、可控转变，当加载电场时，其粘度、剪切强度等性能瞬时发生变化，由易流动的低粘度 流体变为不同黏度流体、难流动粘弹性体或不流动的高粘度固体。在电场作用下，微粒的 正负电荷分离，正电荷移向微粒最靠近负电极的一侧，而负电荷则移向微粒最靠近正电荷 的一侧，微粒排列成链状结构，从一个电极延伸到另一个电极，而在没有形成微粒链的间隙 处，微粒之间相互吸引而构成纤微状排列。当链条受到剪切作用时，微粒被拉开，由于电荷 仍在相互吸引，从而产生剪切应力。图1为电流变体工作原理图。外加电场越高，这种电荷 之间的吸引力越强，故剪切应力。
6、越大。当电场撤去后，它又可以在毫秒时间或更小时间内恢 复到它的初始状态流体状态，而且所需能量很小，能从自身表层或外部获取关于环境 条件的变化信息，并进行判断、处理和做出响应，适时改变自身结构与阻尼功能并使其很好 地与外界协调，具有自适应智能调节功能。这种可逆、可控的连续变化特性，以及良好的电 控行为，在国防装备、交通工具、液压设备、机械制造业、传感器技术等领域具有广泛的应用 前景。 0003 电流变体的发现向人们展示出电流变体的巨大应用价值，在电流变体的应用方 面，世界各国特别是发达国家均先后投入巨资开发了多种电流变体器件，一些西方国家的 国防及工业部门投入数以亿计的资金，进行电流变材料及其阻。
7、尼器件的研究。美国“联邦科 学工程和技术协调会”将电流变体的研究列为一个重要领域，美国能源部“关于电流变体研 究需求估量的最终报告”中指出，“电流变体有潜力成为电气-转换中能源效率最高的一 种，而且价格合理、结构紧凑、响应快速、经久耐用以及可变的动态范围，这些特性是任何其 它电气-转换方法都无法做到的”。 0004 国外在80年代初期就开始了采用电流变体的可调阻尼悬架减振器的研究。主动 电磁感应悬架系统已经应用在凯迪拉克SRX4.6L系列中。美国的Lord公司已有发动机悬 置、车辆悬架等多种电流变产品推向市场；Lubrizol公司研制的半主动电流变体汽车悬架 系统在福特汽车公司进行了道路试验，。
8、极大地改善了汽车的平稳性，取得了良好的效果； Naval Research Lab和Army materials Lab、Ford和General Mators等公司也在致力于 电流变技术的研究。“悍马”汽车采用电磁悬挂系统，自适应悬挂装置可使车速提高12 倍，其越野速度提高2倍，平台的稳定性提高510倍，减小了震动，纵、横向摆动减少6 8倍，日本的Toyota、Nissan和Onoda公司均投入了大量人力和财力来进行电流变的应用 研究；英国有七家有影响的公司成立了电流变技术研究中心辛加迪，进行电流变技术的 开发工作，AFS公司的双向减振器，在3KV/mm的电场强度下可实现4000N的阻尼力；。
9、德国的 Bayer公司研制了一种结构简单的电流变制动器。 说 明 书CN 102817955 A 2/3页 4 0005 初期，电流变体的剪切强度较低，只有10kPa，2003年后，人们将电流 变体的强度提高到了100kPa,为与原来的电流变体区别，就称之为巨电流变体 (Giantelectrorheological Fluid)。 0006 目前，人们将主要的精力和研究重点放在电流变体材料的研究以及静态阻尼器件 的研究。常规的阻尼器极板就是将导电的材料经过加工后加载电压即可。这类的文献可以 参考申请为 0007 尽管理论上电流变体有巨大的应用潜力，但实际应用不多。其主要原因在于目前 几乎所有。
10、的电流变体都无法同时满足高的综合力学性能、良好温度和悬浮稳定性等的应用 需求。针对阻尼设备等特殊需求的电流变体特性研究及其器件结构设计、以及按照器件特 性需求的材料、结构、器件、控制一体化设计更为缺乏。电流变体极板单一，电流变体在工作 时只有一部分效能得到发挥，由于电流变体在外力作用下产生了滑移，固化的电流变体和 极板之间会发生滑移而导致电流变体阻尼效果下降，使电流变体的屈服强度明显降低，难 以满足工程应用的实际需求，因此根据阻尼装备的工况来设计、优选和可控制备电流变体 材料，设计电流变体阻尼器极板，优化设计制备电流变体器件是一个亟需突破的崭新课题。 发明内容 0008 本发明所要解决的技术问。
11、题是针对上述的技术现状而提供一种能充分发挥电流 变体阻尼性的巨电流变体阻尼器极板的制备方法。 0009 巨电流变体与极板之间的摩擦系数偏小，致使它们之间的摩擦力偏小。在巨电流 变体工作时或者说其承受剪切力时极板与巨电流变体之间的摩擦力就取决于巨电流变体 极板的摩擦系数，摩擦系数愈大，则两者之间产生的摩擦力就大。在巨电流变体工作时由于 巨电流变体与极板之间摩擦系数小容易产生滑动而导致剪切力低。 0010 被外电场极化而稠化、固化的巨电流变体容易在极板处产生剪切滑移而降低阻尼 器的力学性能，严重制约巨电流变体阻尼器阻尼力的提高。一般来说巨电流变体的剪切强 度为100kPa以上，也就是说当巨电流变体。
12、在工作时，巨电流变体与电极表面的摩擦力必须 大于其本身的剪切力时（100kPa），巨电流变体的阻尼性能才能发挥出来，否则，巨电流变体 在工作时只有一部分效能得到发挥，由于巨电流变体在外力作用下产生了滑移。设计、制备 满足多工况、宽频带（0200Hz）的隔振、减振要求，极板微纳化粗糙化技术是获得高性能 阻尼器的难点和关键。增加极板与巨电流变体的接触面积其阻尼力会呈几何级数增加；而 固化的巨电流变体和极板之间会发生滑移而导致巨电流变体阻尼效果下降，使巨电流变体 的屈服强度明显降低。通过极板对微粒链的机械镶嵌作用，增加接触面、提高摩擦力，提高 极板与微粒链的界面结合力，抑制滑、漂移，获得高性能的结构。
13、设计参数。 0011 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种巨电流变体阻尼器极板的修 饰处理方法，其特征在于将电流变体阻尼器极板表面进行微纳化粗糙化处理。 0012 作为优选，所述的微纳化粗糙化处理可以采用纹理沟槽纳化处理、微弧氧化纳化 处理或激光刻蚀纳化处理中的至少一种。 0013 进一步，所述的纹理沟槽纳化处理中沟槽深度为0.55微米，沟槽宽度为0.510 微米。其纹理可竖、横、斜布局，纹理可交叉，可以正交叉，也可以斜交叉，纹理之间的间隔大 小可调。但是也存在沟槽加工面粗糙度高，太小作用不明显，太大对流体流变规律产生影响 说 明 书CN 102817955 A 3/3页 5 等特点。
14、。 0014 进一步，所述的沟槽截面可以是三角形、梯形、矩形或圆形。 0015 进一步，所述的微弧氧化纳化处理中微弧氧化处理液包括1.53.5g/L的NaOH水 溶液为和48g/L的Na 2 SiO 3 水溶液，加载的电流密度为13A/m 2 ，处理后的极板表面粗糙度 为Ra0.5Ra1.5。 0016 进一步，所述的激光刻蚀纳化处理中以流速为520m/s的38mol/L的NaCl水溶 液为电解液，激光功率密度为15107w/cm2，二倍频晶体为KTP，=90 ，=23.5 ，处 理后极板的表面粗糙度为Ra0.5Ra1.4。 0017 与现有技术相比，本发明的优点在于：通过对电极极板表面微纳化。
15、修饰处理技术， 提高巨电流变体与极板间的摩擦系数，以获得高阻尼力的电流变体极板，大幅提高巨电流 变体阻尼器件的阻尼力。 附图说明 0018 图1为电流变体工作原理图。 0019 图2为不同纹理微纳化沟槽的加工图。 0020 图3为不同纹理微纳化处理极板在加载4kVmm-1电场时的显微照片。 0021 图4为微弧氧化微纳化极板表面图。 0022 图5为微弧氧化微纳化处理极板在加载4kVmm-1电场时的显微照片。 0023 图6为激光刻蚀微纳化极板表面图。 0024 图7为激光刻蚀微纳化处理极板在加载4kVmm-1电场时的显微照片。 具体实施方式 0025 以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描。
16、述。 0026 实施例1，如图2和图3所示，一般光滑极板时，阻尼力为100kPa，经过加工成深度 15m，半径25m的圆弧连接处圆弧角R5，正交网纹，网纹间隔3mm，经过加工成网纹后的 铝合金极板时的阻尼力为280kPa，提高280%。 0027 实施例2，如图4和图5所示，一般光滑极板时，阻尼力为100kPa，经过微弧氧化按 如下工艺处理：微弧氧化处理液的配方为:NaOH 2.5g/l，Na 2 SiO 3 6g/l，加载的电流密度为 2A/m 2 。使极板表面产生高耐磨、微观粗糙的表面，表面粗糙度Ra0.8。微纳处理后的铝合金 极板时的阻尼力为245kPa，提高145%。 0028 实施例。
17、3，如图6和图7所示，一般光滑极板时，阻尼力为100kPa，以流速为10m/s 的5mol/L NaCl溶液为电解液，激光功率密度为2*10 7 W/cm 2 ，二倍频晶体选用KTP，=90， =23.5 。通过激光刻蚀的方法使极板表面产生高耐磨、微观粗糙的表面，表面粗糙度 Ra1.0。经过激光刻蚀微纳处理的铝合金极板时的阻尼力为256kPa，提高156%。 说 明 书CN 102817955 A 1/3页 6 图1 图2 图3 说 明 书 附 图CN 102817955 A 2/3页 7 图4 图5 说 明 书 附 图CN 102817955 A 3/3页 8 图6 图7 说 明 书 附 图CN 102817955 A 。