專利名稱：一種磁流變材料磁場(chǎng)可控微觀動(dòng)態(tài)觀測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁流變材料技術(shù)，尤其是涉及一種對(duì)磁流變材料在剪切過程中進(jìn)行直觀的動(dòng)態(tài)觀測(cè)的裝置。
背景技術(shù)：
磁流變材料，主要指磁流變液，是一種可控的流體材料，是智能材料研究中較為活躍的一支。磁流變液材料是由高磁導(dǎo)率、低磁滯性的微小軟磁性顆粒和非導(dǎo)磁性液體混合而成的懸浮體。這種懸浮體在零磁場(chǎng)條件下呈現(xiàn)出低粘度的牛頓流體特性；而在強(qiáng)磁場(chǎng)作用下，則呈現(xiàn)出高粘度、低流動(dòng)性的Binghan體特性。由于磁流變液在磁場(chǎng)作用下的流變是瞬間的、可逆的、而且其流變后的剪切屈服強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度具有穩(wěn)定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此是一種用途廣泛、性能優(yōu)良的智能材料。磁流變液一直是功能材料體系中研究的重點(diǎn)，很多學(xué)者在理論領(lǐng)域已經(jīng)取得了很多成就。這些現(xiàn)有研究中，大都集中在研究磁流變材料在不同磁場(chǎng)或者不同溫度情況下的剪切力大小，怎樣測(cè)試磁流變液的性能參數(shù)。其采用的測(cè)試設(shè)備均具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高昂的缺陷。隨著磁流變材料的推廣應(yīng)用和普及，越來越多的研究者開始對(duì)其感興趣，但對(duì)于新接觸磁流變材料的研究者，目前并沒有能夠直觀地演示磁流變材料性能變化動(dòng)態(tài)過程的設(shè)備，不利于研究者迅速對(duì)磁流變材料產(chǎn)生興趣，如果采用現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的磁流變材料性能測(cè)試設(shè)備給初學(xué)者使用，一是成本高昂，二是不利于初學(xué)者操作。故發(fā)明人考慮到，如果能夠設(shè)計(jì)一種成本低廉的磁流變材料動(dòng)態(tài)觀測(cè)裝置，能夠直觀的觀測(cè)和驗(yàn)證磁流變材料的性能，則能夠迅速地提升初學(xué)者對(duì)磁流變材料的興趣，有利于磁流變材料的研發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠直觀的觀測(cè)和驗(yàn)證磁流變材料的性能的磁流變材料磁場(chǎng)可控微觀動(dòng)態(tài)觀測(cè)裝置，該裝置能夠直觀地觀測(cè)出磁流變材料在外加磁場(chǎng)時(shí)和剪切屈服時(shí)的變化情況，能夠觀測(cè)出磁流變材料承受的剪切力變化與磁場(chǎng)變化之間的關(guān)系，同時(shí)具備成本低廉，實(shí)施便捷等優(yōu)點(diǎn)。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明中采用了如下的技術(shù)方案
一種磁流變材料磁場(chǎng)可控微觀動(dòng)態(tài)觀測(cè)裝置，其特征在于，包括一個(gè)觀測(cè)臺(tái)，觀測(cè)臺(tái)上開有光源縫，光源縫內(nèi)設(shè)置有向上發(fā)射的光源，光源縫上方固定有觀測(cè)板，所述觀測(cè)板采用透明玻璃材料制得，觀測(cè)板上表面正對(duì)觀測(cè)縫的地方具有長(zhǎng)方體的剪切板安裝槽，剪切板安裝槽內(nèi)設(shè)置有鐵質(zhì)的第一剪切板和第二剪切板，第一剪切板的一側(cè)固定在剪切板安裝槽的一個(gè)側(cè)面，另一側(cè)可滑動(dòng)地設(shè)置有所述第二剪切板，第二剪切板遠(yuǎn)離第一剪切板的一側(cè)固定設(shè)置有一個(gè)拖動(dòng)板，拖動(dòng)板與觀測(cè)板采用相同材質(zhì)且拖動(dòng)板遠(yuǎn)離第二剪切板的一側(cè)為光滑平面，剪切板安裝槽遠(yuǎn)離第一剪切板的側(cè)面同樣為光滑平面且與拖動(dòng)板的光滑平面相貼合，所述第一剪切板和第二剪切板之間留有Imm的觀測(cè)間隙，觀測(cè)間隙正對(duì)光源縫設(shè)置， 所述安裝槽的側(cè)面長(zhǎng)度大于第二剪切板和拖動(dòng)板的長(zhǎng)度；所述觀測(cè)板上位于剪切板安裝槽的兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置有磁鐵安裝槽，兩個(gè)磁鐵安裝槽內(nèi)對(duì)稱地卡裝有多對(duì)磁鐵；還設(shè)置有伺服電機(jī)和皮帶，皮帶連接到所述拖動(dòng)板的兩端，同時(shí)皮帶與伺服電機(jī)連接并靠其帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，所述皮帶位于拖動(dòng)板的兩端處各具有一個(gè)拐點(diǎn)，拐點(diǎn)處的觀測(cè)臺(tái)上設(shè)置有用于供皮帶轉(zhuǎn)向的滑輪，兩個(gè)滑輪之間的皮帶與拖動(dòng)板位于同一直線上，所述觀測(cè)臺(tái)上還設(shè)置有顯微鏡，所述顯微鏡的鏡頭正對(duì)所述光源縫上方的觀測(cè)間隙設(shè)置。本裝置使用時(shí)，先將磁流變材料，比如磁流變液加入到第一剪切板和第二剪切板的觀測(cè)間隙內(nèi)，然后在磁鐵安裝槽內(nèi)對(duì)稱地裝入磁鐵，通過顯微鏡可觀察和記錄其材料變化的情況，比如磁流變材料內(nèi)形成的若干鏈狀結(jié)構(gòu)的形狀、方向等。然后啟動(dòng)伺服電機(jī)輸出力矩，當(dāng)伺服電機(jī)輸出力矩能夠大于磁流變材料的剪切屈服力的時(shí)候，伺服電機(jī)能夠帶動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)通過顯微鏡能夠觀察和記錄磁流變材料的鏈狀結(jié)構(gòu)斷裂的過程，通過增減磁鐵的數(shù)量可以實(shí)現(xiàn)對(duì)磁場(chǎng)的離散控制，再對(duì)應(yīng)地調(diào)整伺服電機(jī)輸出力矩，可以直觀的顯示和觀測(cè)到磁流變材料的剪切屈服強(qiáng)度隨磁場(chǎng)的增減而變化的情況。本裝置能夠直觀地觀測(cè)到磁流變材料的動(dòng)態(tài)變化情況，同時(shí)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)能夠?qū)⑺欧姍C(jī)輸出的力矩更完整地轉(zhuǎn)化為剪切力，故能夠很好地演示出磁流變液承受剪切力變化情況與附加磁場(chǎng)大小之間的關(guān)系，且能夠直觀地觀察到該變化過程，故更容易讓觀察者嚴(yán)謹(jǐn)?shù)卣J(rèn)知到磁流變液的工作狀態(tài)及動(dòng)態(tài)變化過程。同時(shí)本裝置采用簡(jiǎn)單的材料和構(gòu)件形成，采用的顯微鏡也為實(shí)驗(yàn)室常用儀器，可以臨時(shí)組裝得到，故具有實(shí)施成本低廉，便于實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中從俯視方向上，單獨(dú)觀測(cè)板上的結(jié)構(gòu)放大后的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。具體實(shí)施時(shí)，如圖1和圖2所示，一種磁流變材料磁場(chǎng)可控微觀動(dòng)態(tài)觀測(cè)裝置，包括一個(gè)觀測(cè)臺(tái)1，觀測(cè)臺(tái)1上開有光源縫2，光源縫2內(nèi)設(shè)置有向上發(fā)射的光源3，光源縫2 上方固定有觀測(cè)板4，所述觀測(cè)板4采用透明玻璃材料制得，觀測(cè)板4上表面正對(duì)觀測(cè)縫2 的地方具有長(zhǎng)方體的剪切板安裝槽，剪切板安裝槽內(nèi)設(shè)置有鐵質(zhì)的第一剪切板5和第二剪切板6，第一剪切板5的一側(cè)固定在剪切板安裝槽的一個(gè)側(cè)面，另一側(cè)可滑動(dòng)地設(shè)置有所述第二剪切板6，第二剪切板6遠(yuǎn)離第一剪切板5的一側(cè)固定設(shè)置有一個(gè)拖動(dòng)板7，拖動(dòng)板7 與觀測(cè)板4采用相同材質(zhì)且拖動(dòng)板7遠(yuǎn)離第二剪切板6的一側(cè)為光滑平面，剪切板安裝槽遠(yuǎn)離第一剪切板5的側(cè)面同樣為光滑平面且與拖動(dòng)板7的光滑平面相貼合，所述第一剪切板5和第二剪切板6之間留有Imm的觀測(cè)間隙，觀測(cè)間隙正對(duì)光源縫2設(shè)置，所述安裝槽的側(cè)面長(zhǎng)度大于第二剪切板6和拖動(dòng)板7的長(zhǎng)度；所述觀測(cè)板4上位于剪切板安裝槽的兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置有磁鐵安裝槽，兩個(gè)磁鐵安裝槽內(nèi)對(duì)稱地卡裝有多對(duì)磁鐵8 ；還設(shè)置有伺服電機(jī)9 和皮帶10，皮帶10連接到所述拖動(dòng)板7的兩端，同時(shí)皮帶10與伺服電機(jī)9連接并靠其帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，所述皮帶10位于拖動(dòng)板7的兩端處各具有一個(gè)拐點(diǎn)，拐點(diǎn)處的觀測(cè)臺(tái)1上設(shè)置有用于供皮帶轉(zhuǎn)向的滑輪11，兩個(gè)滑輪11之間的皮帶與拖動(dòng)板位于同一直線上，所述觀測(cè)臺(tái)上還設(shè)置有顯微鏡12，所述顯微鏡12的鏡頭正對(duì)所述光源縫上方的觀測(cè)間隙設(shè)置。
具體實(shí)施時(shí)，所述光源優(yōu)選采用用于顯微鏡觀測(cè)的光源燈，所述顯微鏡屬于現(xiàn)有技術(shù)，優(yōu)選采用帶有自動(dòng)攝像和攝影功能的顯微鏡，便于記錄變化情況。具體實(shí)施時(shí)，所述觀測(cè)板也可以采用其他的透明材料，應(yīng)屬于等同變換而仍然落入本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)，同時(shí)所述的皮帶也可以采用傳動(dòng)鏈條等其他傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，也應(yīng)視為等同變化而仍落入本發(fā)明保護(hù)范圍。另外，具體實(shí)施時(shí)，伺服電機(jī)與皮帶之間可以靠一個(gè)齒輪和齒條的配合實(shí)現(xiàn)連接和傳動(dòng)，只需將齒輪固定在電機(jī)軸上，齒條固定在皮帶上，然后兩者相互嚙合即可；同時(shí)，也可以是將皮帶繞接在轉(zhuǎn)輪上轉(zhuǎn)動(dòng)，再將一個(gè)轉(zhuǎn)輪與電機(jī)直接相連作為啟動(dòng)轉(zhuǎn)輪，也可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)對(duì)皮帶的帶動(dòng)，方便通過電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的控制來控制第二剪切板的運(yùn)動(dòng)方向和速度。另外，具體實(shí)施時(shí)，所述觀測(cè)臺(tái)和光源就采用顯微鏡自帶的觀察臺(tái)和光源，也應(yīng)屬于等同侵權(quán)而落入本發(fā)明保護(hù)范圍。同時(shí)，實(shí)施時(shí)顯微鏡上可以配備數(shù)字采集設(shè)備，通過USB接口直接與計(jì)算機(jī)相連，可以實(shí)時(shí)記錄觀測(cè)結(jié)果，以方便對(duì)磁流變材料在細(xì)觀結(jié)構(gòu)上的真實(shí)性能進(jìn)行定量分析°
權(quán)利要求
1. 一種磁流變材料磁場(chǎng)可控微觀動(dòng)態(tài)觀測(cè)裝置，其特征在于，包括一個(gè)觀測(cè)臺(tái)，觀測(cè)臺(tái)上開有光源縫，光源縫內(nèi)設(shè)置有向上發(fā)射的光源，光源縫上方固定有觀測(cè)板，所述觀測(cè)板采用透明玻璃材料制得，觀測(cè)板上表面正對(duì)觀測(cè)縫的地方具有長(zhǎng)方體的剪切板安裝槽，剪切板安裝槽內(nèi)設(shè)置有鐵質(zhì)的第一剪切板和第二剪切板，第一剪切板的一側(cè)固定在剪切板安裝槽的一個(gè)側(cè)面，另一側(cè)可滑動(dòng)地設(shè)置有所述第二剪切板，第二剪切板遠(yuǎn)離第一剪切板的一側(cè)固定設(shè)置有一個(gè)拖動(dòng)板，拖動(dòng)板與觀測(cè)板采用相同材質(zhì)且拖動(dòng)板遠(yuǎn)離第二剪切板的一側(cè)為光滑平面，剪切板安裝槽遠(yuǎn)離第一剪切板的側(cè)面同樣為光滑平面且與拖動(dòng)板的光滑平面相貼合，所述第一剪切板和第二剪切板之間留有Imm的觀測(cè)間隙，觀測(cè)間隙正對(duì)光源縫設(shè)置，所述安裝槽的側(cè)面長(zhǎng)度大于第二剪切板和拖動(dòng)板的長(zhǎng)度；所述觀測(cè)板上位于剪切板安裝槽的兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置有磁鐵安裝槽，兩個(gè)磁鐵安裝槽內(nèi)對(duì)稱地卡裝有多對(duì)磁鐵；還設(shè)置有伺服電機(jī)和皮帶，皮帶連接到所述拖動(dòng)板的兩端，同時(shí)皮帶與伺服電機(jī)連接并靠其帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，所述皮帶位于拖動(dòng)板的兩端處各具有一個(gè)拐點(diǎn)，拐點(diǎn)處的觀測(cè)臺(tái)上設(shè)置有用于供皮帶轉(zhuǎn)向的滑輪，兩個(gè)滑輪之間的皮帶與拖動(dòng)板位于同一直線上，所述觀測(cè)臺(tái)上還設(shè)置有顯微鏡，所述顯微鏡的鏡頭正對(duì)所述光源縫上方的觀測(cè)間隙設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明公開了磁流變材料磁場(chǎng)可控微觀動(dòng)態(tài)觀測(cè)裝置，包括一個(gè)觀測(cè)臺(tái)，其上開有光源縫，光源縫內(nèi)設(shè)置有光源，光源縫上方固定有觀測(cè)板，所述觀測(cè)板采用透明玻璃材料制得，觀測(cè)板上表面正對(duì)觀測(cè)縫的地方具有長(zhǎng)方體的剪切板安裝槽，剪切板安裝槽內(nèi)設(shè)置有第一剪切板、第二剪切板和拖動(dòng)板，所述觀測(cè)板上位于剪切板安裝槽的兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置有磁鐵安裝槽；還設(shè)置有伺服電機(jī)和皮帶，皮帶連接到所述拖動(dòng)板的兩端，同時(shí)皮帶與伺服電機(jī)連接并靠其帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，所述觀測(cè)臺(tái)上還設(shè)置有顯微鏡，所述顯微鏡的鏡頭正對(duì)所述光源縫上方的觀測(cè)間隙設(shè)置。本裝置能夠觀測(cè)出磁流變材料在外加磁場(chǎng)和磁場(chǎng)變化時(shí)微觀剪切屈服時(shí)的變化情況，同時(shí)具備成本低廉，實(shí)施便捷等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N11/14GK102507384SQ20111030999
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者孫虎, 彭向和 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)