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1、国家高技术军民两用产业化项目国家高技术军民两用产业化项目基于磁流变及磁流体的 半主动双层多级减振平台可可 行行 性性 研研 究究 报报 告告北京国浩传感器技术研究院北京国浩传感器技术研究院 二一三年二月八日二一三年二月八日1目 录1. 产业化意义.11.1 巨大的社会经济效益.11.2 国内外技术指标对比.31.3 项目产业化的必要性.41.3.1 项目已具备坚实的产业化基础.41.3.2 项目是国家重点支持的技术领域.51.3.3 项目产品是国防军用和民用急需的产品.61.3.4 项目产品拥有完全自主知识产权，关键技术处于世界领先水平.72. 产业化发展思路.82.1 技术路线.82.2 技
2、术优势.93. 智能器件及应用领域.113.1 磁流变及器件在军工领域的应用.123.1.1 武器冲击缓冲装置.123.1.2 磁流变技术在军用运载方面的应用.133.1.3 磁流变技术在直升机上的应用.133.1.4 磁流变液在军用防护装置中的应用.143.1.5 新型磁流变液伺服阀.153.2 磁流变及器件在民用领域的应用.163.2.1 磁流变阻尼控制系统.163.2.2 控制元件.203.2.3 研磨抛光.223.2.4 磁流变液密封.234. 项目优势.245. 产业化的投资回报率.2511. 产业化意义1.1 巨大的社会经济效益巨大的社会经济效益磁流变液磁流变液(Magnetorh
3、eological Fluids即即MRF)是一种具有工程应用价值的新是一种具有工程应用价值的新型智能流体材料，被誉为二十一世纪最有前途的智能材料之一。型智能流体材料，被誉为二十一世纪最有前途的智能材料之一。它是一种由微米级磁性颗粒分散在载液中形成的稳定悬浮液。主要由载液、磁性粒子和添加剂等组成。磁流变液能够随外加磁场强度的增加由液体逐渐转变为类固体，当外加磁场撤消，磁流变液又能恢复到液体的状态。在该过程中，磁流变液的粘度保持连续、无级变化，整个转化过程极快，且可控，能耗极小，可以实现实时的主动和半主动控制。磁流变液中磁性颗粒的尺寸很小，无磁场作用时其流动特性和工作特性与传统液压油没有多大区别
4、，在制造或使用过程中不易受到化学杂质的影响，多数磁流变液装置不需要特殊加工。因此，磁流变液可代替普通液压油直接应用于现有的液压系统中，只需低电压，利用基本电磁感应回路即可产生激活和控制磁流变液的磁场，只要有磁场作用，就能获得几十个千帕以上的应力场，应用前景为专家学者普遍看好，世界发达国家都投入了巨额资金进行了长时间的应用开发研究。图1-1为磁流变液在磁场下的静态照片。图1-1.磁流变液外加磁场下的状态磁流变液技术可广泛应用于机械工程、汽车工程、控制工程、精密仪器加机械工程、汽车工程、控制工程、精密仪器加工及航空航天、生物医药以及国防和军事工程工及航空航天、生物医药以及国防和军事工程等领域，主要
5、包括磁流变液阻尼磁流变液阻尼技术、传动技术、制动技术、抛光技术、密封技术以及生物医药技术技术、传动技术、制动技术、抛光技术、密封技术以及生物医药技术等方面。目前已经有超过一万种的磁流变产品，包括磁流变阻尼器、减振器、离合器、超微型智能多维机器人仿生手指等已投入应用，在未来10年中将会有超过100万2个磁流变产品应用于具体工程。对于磁流变液的研究已经有50多年的历史，近十几年来在材料性能、机理及应用均取得了突破性的进展，解决了生产成本、大规模化生产和应用的诸多制约瓶颈，应用前景十分广阔。其相关器件在军工领域的应用，将会大大提高武器装备性能，推动装备现代化建设的飞速发展；在民用领域的大规模推广，每
6、年可创造数百亿元的产值，能有效促进国民经济的发展。然而，对于这种新型智能材料的研究在我国还是刚刚开始，大规模生产还处在空白阶段，在军工和民用领域均拥有巨大潜在市场。美国Lord公司是目前唯一可批量供货的磁流变液产品供应商，其产品标准已事实上成为通用的产品质量参考标准。国浩传感器技术研究院一直致力于磁流变智能器件的研究开发工作，经过长期的努力，在国家多项科研成果的基础上，自主开发了具有我国自主知识产权的新型智能氮化铁磁流变液核心原材料及其相关器件。与国内外同类产品比较，它具有以下优势：1）新型高性能磁流变液采用氮化铁作为主要磁介质，新型高性能磁流变液采用氮化铁作为主要磁介质，抗氧化性能全面超越国
7、外铁和铁钴合金磁介质磁流变液，且具有完全的自主知识产权。2）采用液相两步法制备工艺，氮化铁磁介质具有优异的亲油性能，采用液相两步法制备工艺，氮化铁磁介质具有优异的亲油性能，抗沉降稳定性能优于国内外同类产品，静态沉降三个月无析油，保证了器件长期稳定连续工作的需要。3）密度达到密度达到3.8 g/cm3, 具有高的剪切屈服强度具有高的剪切屈服强度，1T磁场下的剪切屈服强度比国外同类产品高出60，为智能器件的微型化小型化提供了核心原材料的保证。4）具有能与电子系统匹配的响应速度，瞬态响应为毫秒级具有能与电子系统匹配的响应速度，瞬态响应为毫秒级（千分之一秒），集成电路可非常容易实现对磁流变装置的实时控
8、制。5）饱和磁化强度达到饱和磁化强度达到323 KA/m，采用高饱和磁化强度磁流变液核心原材料能简化机械结构，降低制造公差要求和加工成本。如在磁流变阀中可以省去传统阀必备的阀芯、操纵杆和密封装置等，实现少移动件甚至无移动件; 制造公差也可以放宽，从而降低制造成本。项目实施至今，已经申请了国防专利，完成了单台日产100公斤规模中试，仅需并联一定数量的相关设备即可实现大规模产业化生产。将这个具有中国自将这个具有中国自3主知识产权的高科技产品产业化并推向市场，不仅能够取代进口，打破国外主知识产权的高科技产品产业化并推向市场，不仅能够取代进口，打破国外Lord公司一家垄断的局面，对推进我国产业的技术升
9、级也具有深远的影响和意公司一家垄断的局面，对推进我国产业的技术升级也具有深远的影响和意义义。1.2 国内外技术指标对比国内外技术指标对比国浩传感器技术研究院联合钢铁研究院、北京科技大学和清华大学等多所院校的资深专家，投入大量的资金，经过长期的科研公关，历经10年的潜心研发，开发出一种连续规模化生产、高性能的磁流变液制备工艺，研制出具有自研制出具有自主知识产权性能优异的、抗氧化的氮化铁微粒磁流变液，其主要技术指标全面主知识产权性能优异的、抗氧化的氮化铁微粒磁流变液，其主要技术指标全面超越了国外超越了国外Lord公司产品的水平。我院研制的低密度产品最低可达到公司产品的水平。我院研制的低密度产品最低可达到1.5 g/cm3，首创了磁流变液在低负载高速响应振动控制的新应用领域，扩展了磁流，首创了磁流变液在低负载高速响应振动控制的新应用领域，扩展了磁流变液的应用范围。变液的应用范围。表1-1为Lord公司产品与我院产品的性能参数对比。图1-2为我院研制产品与Lord公司产品最主要性能磁场-剪切屈服应力的对比。我院产品最我院产品最高屈服应力达到高屈服应力达到100KPa，Lord公司最高性能牌号公司最高性能牌号140产品也仅为产品也仅为60KPa。（数据来源于Lord公司产品网站技术手册，网址： ）表 1-1 本项目产品与国外同类产品的比较项目美国 Lo
