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智能材料综述
智能材料综述
机械工程学院09级机电班曹瑞珉
前言
当初对智能材材料感兴趣是因为这是一个逐渐兴起的和很快会成为主流的材料学分枝,感觉很神奇,和现实差距很大,心中有很多疑问,又觉得这种材料有很大的发展前途,便结合自己听课的内容及网上资料的查阅写下对智能材料的认识。
我写这篇综述,一是为了扩展知识面,想要多了解一下有关的知识,二是为了锻炼自己写综述的能力,为以后的工作奠定基础。
1概述
智能材料的构想来源于仿生学,它的目标就是想研制出一种材料,使它成为具有类似于生物的各种功能的“活”的材料。
因此智能材料必须具备感知、驱动和控制这三个基本要素。
但是现有的材料一般比较单一,难以满足智能材料的要求,所以智能材料一般由两种或两种以上的材料复合构成一个智能材料系统。
这就使得智能材料的设计、制造、加工和性能结构特征均涉及到了材料学的最前沿领域,使智能材料代表了材料科学的最活跃方面和最先进的发展方向。
纵观材料发展,经历了单一型、复合型和杂化型,进而发展为异种材料间不分界的整体式融合型材料,最近几年兴起的智能材料是受集成电路技术的启迪而构思的三维组件式融合性材料[图1]。
它是通过在原子、分子及其团簇等微观、亚微观水平上进行材料结构设计和控制,赋予材料自感知(传感功能)判断、自结构(处理功能)和自指令(相应功能)等智能性。
由此可知,智能材料不同于以往的传统材料,它模仿生命系统,具有传感、处理和响应功能,而且较机敏材料(只能进行简单线性响应)更近于生命系统,它能根据环境条件的变化程度实现非线性响应已达到最佳适应效果。
智能化概念实际上是把信息科学里德软件功能引入到材料、系统和新材料的产生,本文将就有关科学问题进行研讨,以期对这门必将在21世纪大放异彩的智能材料科学的发展有所裨益【1】。
2定义
智能材料问世于80年代末,关于其定义至今尚无统一的定论。
不过,对以下提法,学者们似乎不持异议。
智能材料是一种能从自身的表层或内部获取关于环境条件及其变化的信息,随后进行判断、处理和作出反应,以改变自身的结构与功能,并使之很好地与外界相协调的具有自适应性的材料系统。
或者说,智能材料是指在材料系统或结构中,可将传感、控制和驱动种职能集于一身,通过自身对信息的感知、采集、转换、传输和处理,发出指令,并执行和完成相应的动作,从而赋予材料系统或结构健康自诊断、工况自检测、过程自监控、偏差自校正、损伤自修复与环境自适应等智能功能和生物特征,以达到增强结构安全、减轻构件重量、降低能量消耗和提高整体性能之目的的一种材料系统与结构。
具体来说,智能材料需具备以下内涵:
(1)具有感知功能,能够检测并且可以识别外界(或者内部)的刺激强度,如电,光,热,应力,应变,化学,核辐射等;
(2)具有驱动功能,能够响应外界变化;
(3)能够按照设定的方式选择和控制响应;
(4)反应比较灵敏,及时和恰当;
(5)当外部刺激消除后,能够迅速恢复到原始状态。
发展历史
材料的发展已由石器材料、钢铁材料、合金高分子材料、人工设计材料进入智能材料,即进入第5代材料。
智能材料的特点是它的特性可随环境和空间而变化,它是最近几年颇受重视的高技术尖端材料。
目前智能材料正在形成新材料领域的一门新的分支学科,国际上一大批专家学者,包括化学家、物理学家、材料学家、生物学家、计算机专家、海洋工程专家、航空以及其他领域的专家对智能材料这一学科的潜力充满了信心,正致力于发展这一学科。
1992年2月,英国斯特拉克莱德大学成立了机敏结构材料研究所。
在此之前,美国弗吉尼亚理工学院和弗吉尼亚州立大学成立了智能材料研究中心,密执安州立大学成立了智能材料和结构实验室。
日本东北大学、三重大学、信州大学、日立造船技术研究所、金泽大学工学院等学校和研究单位的各学科的教授和研究人员都在研究各自感兴趣的仿生智能材料。
世界范围的智能材料研讨会也开始增多。
1992年1月,在苏格兰召开了第一届欧洲机敏材料和结构讨论会。
1992年3月,日本科技厅主办了第一届国际智能材料研讨会。
第一份专门介绍这一学科的刊物《智能材料系统和结构杂志》已经出版。
我国对智能材料的研究也十分重视,1991年国家自然基金会将智能/灵巧材料列入国家高技术研究发展计划纲要的新概念、新构思探索课题,智能灵巧材料及其应用直接作为国家高技术研究发展计划(863计划)项目课题。
为推进我国智能材料的研究,国家自然科学基金委员会材料与工程科学部于1992年成立了“智能材料”集团。
目前从事智能材料研究的单位和个人已逐渐增多。
智能材料的构成
一般来说智能材料由基体材料、敏感材料、驱动材料和信息处理器四部分构成。
(1)基体材料
基体材料担负着承载的作用,一般宜选用轻质材料。
一般基体材料首选高分子材料,因为其重量轻、耐腐蚀,尤其具有粘弹性的非线性特征。
其次也可选用金属材料,以轻质有色合金为主。
(2)敏感材料
敏感材料担负着传感的任务,其主要作用是感知环境变化(包括压力、应力、温度、电磁场、PH值等)。
常用敏感材料如形状记忆材料、压电材料、光纤材料、磁致伸缩材料、电致变色材料、电流变体、磁流变体和液晶材料等。
(3)驱动材料
因为在一定条件下驱动材料可产生较大的应变和应力,所以它担负着响应和控制的任务。
常用有效驱动材料如形状记忆材料、压电材料、电流变体和磁致伸缩材料等。
可以看出,这些材料既是驱动材料又是敏感材料,显然起到了身兼二职的作用,这也是智能材料设计时可采用的一种思路。
(4)其它功能材料
包括导电材料、磁性材料、光纤和半导体材料等。
(5)信息处理器
信息处理器是核心部分,他对传感器输出信号进行判断处理。
智能材料的基本构成和工作原理
智能材料分类
智能材料的分类方法有很多种。
根据材料的来源,智能材料包括金属系智能材料、非金属系智能材料以及高分子系智能材料。
金属系智能材料
金属材料因强度大、耐热且耐腐蚀,常在航空航天和原子能工业中用作结构材料。
金属材料在作用过程中会产生疲劳龟裂及蠕变变形而损伤。
期望金属系智能结构材料不但可以检测自身的损伤,而且可将其抑制,具有自我修复功能,从而确保结构物的可靠性。
目前研究和开发的金属系智能材料主要有以下两类。
1.形状记忆合金
形状记忆合金是利用应力和温度诱发相变的机理来实现形状记忆功能的一类材料。
其特点是:
将已在高温下定型的形状记忆合金,置于低温或常温下使其产生塑性变形,当环境温度升高到临界温度(相变温度)时,合金变形消失并可恢复到定型时的原始状态。
在此恢复过程中,合金能产生与温度呈函数关系的位移或力,或者二者兼备。
合金的这种升温后变形消失、形状复原的现象称为形状记忆效应(SME)。
形状记忆合金是集“感知”与“驱动”于一体的功能材料。
若将其复合于其它材料中,便可构成在工业、科技、国防等领域中拥有巨大应用潜力的智能材料。
国外学者普遍认为,形状记忆合金可感知复合材料结构件中裂纹的产生与扩展,并可主动地控制构件的振动,抑制裂纹的延伸与扩张,同时还可自动改变结构的外形等。
基于这些原因,有人建议将形状记忆合金、压电聚合物等功能材料制成传感器和驱动器,置于先进的复合材料中,以便实现对材料性能、结构振动与噪音吸收等的主动控制,或对材料的损伤进行自愈合。
形状记忆合金,通常可分为非铁基和铁基两类。
非铁基形状记忆合金有Ni-Ti,Cu-Zn-Al和Cu-Ni-Al;而铁基形状记忆合金有Fe-Pt,Fe-Ni-C和Fe-Ni-Co-Ti等。
高后秀等对铜基形状记忆合金进行了合金化元素及其细化晶粒的研究,提高了铜基形状记忆合金的机械性能,现已用于热水器温控阀并申请了专利。
刘西文等将铁基形状记忆合金用于管道连接,所开发的新型铁基形状记忆合金的记忆幅度达3.2%,连接管道耐压达58.8MPa,为国际报道同类接头耐压值的10倍,并已获准3项专利权,其同步记忆固化管道连接技术和新型铁基形状记忆复合材料形状记忆合金的开发均属国际首创。
形状记忆合金的应用十分广泛,而且在某些领域已达到了实用化的程度,但在多数领域仍有待进一步完善。
形状记忆合金在智能材料与机构中,主要用作驱动器(执行器)。
这种驱动器具有不少优点:
其一,由于形状记忆合金集“感知”与“驱动”于一体,所以便于实现小型化;其二,元件动作不受温度以外的环境条件的影响,故可用于某些特殊场合;其三,可产生较大的形变量和驱动力。
形状记忆合金的应用主要在以下6个方面:
(1)机械器具:
如潜艇用油压管、水管及其它各种管件接头、机器人用微型调节器、热敏阀门、机器人手、脚、工业内窥镜、可变路标等。
(2)汽车部件:
如汽车发动机防热风扇离合器、汽车排气自动调节喷管、柴油机卡车散热器孔自动开关、汽车易损件如外壳和前后缓冲器等。
(3)能源开发:
如固体发动机、太阳能电池帆板、温室窗户自动调节弹簧、住宅暖房用温水送水管阀门、汲地下油的机器、喷气发动机内窥镜等。
(4)电子仪器:
如温度自动调节器、光纤通讯用纤维连接器、空调风向自动调节器、咖啡牛奶沸腾感知器、双金属代用开头等。
(5)医疗器械:
如人工肾脏泵、人工心脏活动门、人工关节、人工骨、避孕器具、脊椎矫正棒、脑动脉瘤手术用固定器、牙科矫形丝、医用内窥镜等。
(6)空间技术:
如卫星仪器舱门自动启闭器、人造卫星天线,即“智能天线”等。
2.形状记忆复合材料
形状记忆高分子聚合物是指具有初始形状,经行变并固定之后,可以通过加热等方法改变外部条件,使其恢复初始形状的聚合物。
日本十年前率先开发出来的,属于弹性记忆材料。
这类材料,当其温度达到相变温度时,便从玻璃态转变为橡胶态。
此刻材料的弹性模量发生大幅度变化,并伴随产生很大变形。
即:
随着温度的增加,材料变得很柔软,加工变形很容易;反之,温度下降时,材料逐渐硬化,变成持续可塑的新形状。
本材料价格低廉,可以大量用于碳纤维复合材料基的热驱动型形状记忆聚合物进行了温度与力学参数之间的关系分析研究【2】。
利用对电磁场敏感的铁氧体包复TiNi形状记忆合金可制备纤维增能型复合材料。
先在Al基材中排列TiNi形状记忆合金的长纤维,且在其形状记忆范围内进行拉拨、压延加工;然后对此复合材料进行适当热处理,使形状记忆合金产生收缩变形,利用Al基材中所产生的残留压缩应力,控制复合材料的热膨胀,使裂缝闭合,防止破裂,从而达到强韧化的目的,使材料可传感外部磁场和温度的变化,自身可变形并自动修复。
这类形状记忆复合功能元件可与金属、高分子材料及混凝土等各种复合材料组成机敏结构材料.
非金属系智能材料
非金属智能材料的初步智能性是考虑局部可吸收外力以防材料整体破坏。
近几年来,以下几类非金属系智能材料发展较快:
1.电(磁)致流变流体材料
电致流变流体(简称电流变体ERF:
Electro-rheologicalflu2ids)材料和磁致流变流体(简称磁流变体MRF:
Magneto-rheo2logicalfluids)材料都是智能系统与机构中执行器的主选材料,由于它们具有响应快速、连续可调、能耗低等优点,故其应用无疑会给许多新技术和新学科的发展带来革命性的变化。
据报导,电(磁)流变体的出现,已导致全世界50%以上的液压系统和器件需待重新设计。
电流变体与磁流变体均系用人工方法合成,并集固体的属性与液体的流动性于一体的胶体分散体。
确切地说,它们都是微米尺寸的介电颗粒均匀弥散地悬浮于另一种互不相溶的绝缘载液中时所形成的悬浮液体,而且,在外加电场或磁场作用下,胶体粒子将被极化并沿电场方向呈有序链状排列,从而使其流变特性如粘性、塑性、弹性等发生迅速而巨大的变化,或者由粘
滞性液体转变成固态凝胶,或者其流体阻力发生难以想像的变化(剧增)。
无论是电流变体还是磁流变体,其组成通常包含有如下几种成分:
(1)连续介质(或称溶剂、载液):
为低粘度液体,如硅油、石腊油、橄榄油、变压器油以及煤油、润滑油或真空油等矿物油,还包括辛烷、甲苯、水银、烃类、酯类、聚苯醚等。
一般来说,这些液体应具备高密度、高沸点、高燃点、低冻点、低粘度、疏水性以及电阻大、介电强度高、化学稳定性好、无毒、价廉等特点。
通常,其冻点为-40℃左右。
粘度为0.01~10Pa·s,介电常数为2~15。
(2)粒子介质(或称溶质、介电微粒):
主要有三类:
金属类(如铁、钴、镍、铜、铁氧体、氧化铁、四氧化三铁等)、陶瓷类(如压电陶瓷、高岭土、硅藻土、硅石、沸石等)、半导体高分子材料(如明胶、淀粉等)。
粒子介质通常具有亲水性、多孔性。
并且,在稀流体中,在电场或磁场作用下呈分立的球形颗粒,各向异性。
粒子的直径一般为0.01~10μm,表面积约为400m2/g。
由介电粒子及其表面包覆层所构成的分散相,其介电常数多数在2~40的范围内取值。
一般情况下,粒子介质的体积约占连续介质的15%~45%。
(3)稳定剂:
主要有油酸、亚油酸等不饱和脂肪酸、酒精、胺、聚胺类、磷酸衍生物、盐类、皂类、长链状高聚物等。
其作用是增加悬浮粒子的稳定性或产生粒子间的胶态分子团桥,让粒子既不产生沉淀又不出现絮凝,从而使流体始终处于溶胶或凝胶态。
换言之,稳定剂的存在,使得分散粒子与连续介质之间形成许多亚微粒群,且这些群体的空隙中含有大量的流体。
无论对何种流变体而言,稳定剂的恰当用量都是极其关键的,量少则粒子产生沉淀。
量多则流体呈浆糊状,一般用量为粒子重量的0.05%~0.03%。
(4)添加剂:
指有机活性化合物、非离子表面活化剂和水等,通常也是流变体的重要组成部分。
对于电流变体而言,在许多场合下,是用水作添加剂。
由于添加剂的含量直接并且显著影响电流变效应,太高或太低都会使电流变效应明显减弱.所以,应严格控制水含量,一般其含量应占固体粒子重量的5%~10%。
此外,甘油、油酸、洗涤剂等有时亦可用作添加剂。
目前,电(磁)流变体在国外已被广泛应用于航天、航空等诸多领域,尤其是在自动化设备、通用与未来机械、石油化工与交通运输等方面应用价值极大,故其市场前景甚好。
1994年前就
有专家预测:
到1995年,ERF在美国和世界范围内的市场规模将分别高达35亿和200亿美元;并且此后全球每年将超过或大大超过200亿美元。
至于目前市场的实际状况,因资料所限,笔者无法提供确切数据,但形势喜人则是无须置疑的。
与此同时,在国内,这方面的工作尚处于起步阶段,亟待深入。
电流变体主要用于制造各种力学元器件,如:
离合器(具有无级可调、容易控制、响应速度高的特点)、减震器(可在约lms内实现由低粘度到高粘应的变化,从而可独立而迅速地实现减震)、液压阀等,此外,电流变体还可用于制造振动隔离系统,亦可用于有关胶体系统传热与传质现象的研究。
开发双热管交换器和再生热交换器等。
尤其值得介绍的是,电流变体对于各种构件与建筑物的智能化有着突破性的重大贡献。
例如,若将ERF材料通过复合置于直升飞机的旋翼叶片中,便可实现叶片刚度的自动调节,以克服由于温度变化与水气凝固所带来的负面影响,并可抑制机翼翼面的振动。
又如,若在注满电流变体材料的空心复合梁两端加上一个外加电场,则由于电流变体的固化,梁的强度会大大提高。
如果将这个系统与传感器结合起来,就可使梁的性能随其负载而变化。
此外,若将电流变体材料用来制作建筑物的基础,则在地震出现时便可实现建筑物的自动加固。
磁流变体的用途亦很广泛,特别是在机电工业中,例如,制造磁液陀螺、磁液驱动装置;制作包括光传感器、温度传感器在内的各种传感器;机器人肌肉、工业机械手、外科手术“磁刀”等。
需要指出:
(1)鉴于含水电流变体的诸多不足,无水电流变体随之面世,并以其温度范围宽、能耗较小、性能较稳定等特点使电流变体材料的研究出现了一个新的转机,因寻求性能更优的无水电流变体材料,高分子聚合物受到人们的广泛青睐。
(2)磁流变体比电流变体在应用时更方便、更有效,因而更有发展前景。
因为要将电流变体从液体变为固体,通常需要外加2000V以上的高压;而对磁流变体而言,要使悬浮液呈粘滞状,并进一步变为固体,只需改变磁场。
显然,后者操作起来简便得多,因此,磁流变体更为适用。
2.电致伸缩材料
压电效应是对某种电介质施加压力则出现与应力量相应的极化,反之施加电场则产生应变的现象。
压电材料的特点在于其可作感测器、制动器。
压电陶瓷已成功地用于各种光跟踪系统、机器人的定位器、喷墨打印机以及噪声和振动的主动控制系统等。
电致伸缩材料,从某种意义上可以说就是指或主要是指压电材料。
因为,就物理实质而言,压电材料与电致伸缩材料并没有根本区别,只不过前者强调的是利用正压电效应,后者强调的是利用逆压电效应。
事实上,压电材料是一种同时兼具正逆电机械耦合特性的功能材料,若对其施加作用力,则在它的两个电极上将感应产生等量异号电荷;反之,当它受到外加电压的作用时,便会产生机械变形。
基于这一原因,压电材料在智能机构中被广泛地用作传感器和驱动器(即执行器)。
并且。
这类传感器和驱动器比其他类型的传感器和驱动器具有更为优良的频率特
性和可集成特性。
若将它们与其他组元有效地组合起来,则可构成一个对结构控制极为有效的智能材料系统。
这个系统几乎可以完全根据设计者的意图调整结构的阻尼与自振频率等动力学特性,同时还可对结构的位移、应变、应力、加速度和破坏情况进行自动监测。
常用的压电材料大致可分为三类。
第一类是无机压电材料,如压电晶体(石英SiO2)和压电陶瓷(钛酸钡BT、锆钛酸铅PZT、改性锆钛酸铅、偏铌酸铅PN、铌酸铅钡锂PBLN、改性钛酸铅PT)等。
这类材料的研制成功,促进了声换能器、压电传感器等各种压电器件性能的改善和提高。
第二类是有机压电材料,又称压电聚合物,如偏聚氟乙烯(PVDF)(薄膜)及以它为代表的其他有机压电(薄膜)材料。
这类材料以其材质柔韧、低密度、低声阻抗和高压电电压常数(g)等优点为世人瞩目,且发展十分迅速,现已在水声、超声测量、压力传感、引燃引爆等方面获得应用。
不足之处是压电应变常数(d)偏低,使之作为有源发射换能器受到很大的限制。
第三类是复合压电材料,这类材料是在有机聚合物基底材料中嵌入片状、棒状、杆状或粉末状无机压电材料构成的,可以说是第一类与第二类压电材料相结合的产物,但这种结合并非是单纯地按比例机械混合,而是在材料设计中充分考虑两者之间的“耦合效应”后所实现的最佳组合。
这类材料,既具有高的耦合系数、压电常数,又具有低密度、低声阻抗和良好的柔韧性,至今已在水声、电声、超声、医学等领域得到广泛应用。
如用它制成水声换能器不仅具有高的静水压响应速率,而且耐冲击,不易受损且可用于不同的深度。
目前,关于压电材料的研究与应用工作,仍在继续深入。
北京航空航天大学曾对性能优良的37.5Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-25PbZrO3-37.5PbTiO3三元系压电材料进行了系列掺杂试验。
研究结果表明:
多种添加剂的复合加入有可能实现材料Kp与Qm之间的优化组合。
在上述三元系材料中添加2mol%的NiO、2mol%的Nb205和0.5%(质量分数)的MnO2后,材料显示优异的压电性能:
机电耦合系数Kp=0.62、机械品质因数Qm=300、介电常数εr=2400。
武汉工业大学为提高压电陶瓷的压电与机械性能,拓宽应用领域,通过采用预先合成PZT(以确保基体具有单一的四方相钙钛矿结构)、多次预烧,以及加入过量的PbO、掺入若干微量元素等方法成功地研制出PZSN系材料,即Pb[(Zn1/3Nb2/3)(Sn1/3Nb2/3)](ZrTi)O3系材料。
实验表明,这类材料具有优良的压电性能,尤其是微量元素Mn、Sb、Ba、Sr等的掺入,可使其压电系数、机电耦合系数和机械品质因素得到大幅度的提高;控制掺杂元素与掺杂量,可使材料适用于多个领域:
既可用作接触与听觉传感元件,亦可制作超声波压电换能器;不但可作为压电变压器材料用于电视机显像管、雷达显示管、小功率激光管、离子发生器、静电印刷与静电除尘等各种高压设备,而且可直接利用其正压电效应产生高压,用于引燃和引燃装置。
此外,还可用于铁电存储与记忆等智能元件中。
3.光致变色和电致变色材料
电致变色机敏窗(ESW)是一种可以改变入射辐射线吸收谱的多层膜结构装置。
若其吸收谱处于可见光波段时,则可显示颜色变化。
此类EWS可用于建筑物和车辆窗户的调光。
陈艾等利用溶胶--凝胶法,以MnO3和WO3复合制备电致变色薄膜,使混合膜的光吸收峰向高光子能量方向迁移。
生物界的变色龙能够在不同环境下变幻出五彩缤纷的颜色,如今,一种如变色龙般敏感的材料由复旦大学高分子科学系聚合物分子工程教育部重点实验室、先进材料实验室研制成功。
这种具有电致变色的新型智能材料将环境敏感的高分子材料聚二炔与碳纳米管形成符合纤维,通过电刺激能迅速改变或还原颜色。
变色纤维可能取代现有的跑车塑料外壳,省油,耐用,美观,可作为霓虹灯的材料,还可以应用到电子安全开关、显色器、智能窗、敏感器件等多个领域【3】
光致变色现象是指一个化合物A受到一定波长的光照射时,发生特定的化学反应,获得产物B,由于结构的改变导致其可见部分的吸收光谱发生明显变化,从而发生颜色变化。
而在另一波长的光照射或热的作用下,又能恢复到原来的状态,其典型的紫外-可见吸收光谱和光致变色反应原理可用下图定性描述【4】。
常见的光致变色材料:
(1)无机光致变色材料如WO3
(2)有机光致变色材料,如紫罗精【5】。
目前,官至变色材料在防伪中已有应用,是通过制成光致变色防伪纸张及防伪油墨来实现的。
光致变色防伪纸是将具有光色效应的材料通过混合于树脂液等粘合剂中,然后再涂布在纸基上,利用光致变色材料的可逆变色特性来鉴别真伪。
4.磁致伸缩材料
磁致伸缩材料是一种同时兼具正逆磁机械耦合特性的功能材料。
当它受到外加磁场作用时,便会产生弹性变形;若对其施加作用力,则其形成的磁场将会发生相应的变化。
故磁致伸缩
材料在智能系统或结构中,常被用作传感器和驱动器(执行器)。
早期磁致伸缩材料的代表合金是Ni、NiCo、FeCo、镍铁氧体,其磁致伸缩系数λs大多很低,一般小于50×10-6。
后因稀土元素的磁致伸缩效应很大,又研制出了稀土化合物,其λs可达(100~1000)×l0-6,称为巨磁致伸缩材料。
这类材料通常含有铽、钐、镝等稀土元素,如TbFe2、SmFe2等。
不过它们的饱和磁场都较高(≥1T)。
为降低工作磁场,随后又开发了多元稀土化合物,如(Tb,Dy)Fe2其λs为(1100~1400)×10-6,饱和(工作)磁场也降低到0.15T或更低。
最近又有人研究出两种新的磁致伸缩多层膜材料———TbCo/FeCo与TbFe/Fe,它们是交换耦合巨磁致伸缩材料与高磁极化强度材料的复合材料,可在低磁场下工作。
典型的巨磁致伸缩材料是以具有RFe2Laves相为其结构特征的(Tb0.27Dy0.73)Fe2合金。
这类材料的特点是:
在磁场的作用下,其长度、应力、弹性模量与声速均会发生变化,同时,因其磁畴呈直线,故可承受大致1400με的应变,与压电陶瓷相比高一个数量级,并且具有高的机电耦合系数和宽的工作温区。
目前,(Tb0.27Dy0.73)Fe2合金已成为一种引人注目的高新技术材料,各国都在竞相研究开发并已进入商品化阶段。
美国边缘公司(ETI)的产品牌号为Tefenol-D;瑞典菲勒汀公司(Fere2dyn-AB)的产品牌号为MAGMEK86,成分为Tb0.27Dy0.73Fe1.95,尺寸为a6~30×200mm;英国最早生产的企业是稀土制品公司(REP),时间是1990年;北京钢铁研究总院现可提供尺寸为(a8~20
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- 智能 材料 综述