專利名稱：一種磁流變材料磁場可控微觀動態觀測裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及磁流變材料技術，尤其是涉及一種對磁流變材料在剪切過程中進行直觀的動態觀測的裝置。
背景技術：
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率、低磁滯性的微小軟磁性顆粒和非導磁性液體混合而成的懸浮體。這種懸浮體在零磁場條件下呈現出低粘度的牛頓流體特性；而在強磁場作用下，則呈現出高粘度、低流動性的Binghan體特性。由于磁流變液在磁場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度與磁場強度具有穩定的對應關系，因此是一種用途廣泛、性能優良的智能材料。磁流變液一直是功能材料體系中研究的重點，很多學者在理論領域已經取得了很多成就。這些現有研究中，大都集中在研究磁流變材料在不同磁場或者不同溫度情況下的剪切力大小，怎樣測試磁流變液的性能參數。其采用的測試設備均具有結構復雜，成本高昂的缺陷。隨著磁流變材料的推廣應用和普及，越來越多的研究者開始對其感興趣，但對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態過程的設備，不利于研究者迅速對磁流變材料產生興趣，如果采用現有的結構復雜的磁流變材料性能測試設備給初學者使用，一是成本高昂，二是不利于初學者操作。故發明人考慮到，如果能夠設計一種成本低廉的磁流變材料動態觀測裝置，能夠直觀的觀測和驗證磁流變材料的性能，則能夠迅速地提升初學者對磁流變材料的興趣，有利于磁流變材料的研發。
發明內容
針對上述現有技術的不足，本發明要解決的技術問題是提供一種能夠直觀的觀測和驗證磁流變材料的性能的磁流變材料磁場可控微觀動態觀測裝置，該裝置能夠直觀地觀測出磁流變材料在外加磁場時和剪切屈服時的變化情況，能夠觀測出磁流變材料承受的剪切力變化與磁場變化之間的關系，同時具備成本低廉，實施便捷等優點。為了解決上述技術問題，本發明中采用了如下的技術方案
一種磁流變材料磁場可控微觀動態觀測裝置，其特征在于，包括一個觀測臺，觀測臺上開有光源縫，光源縫內設置有向上發射的光源，光源縫上方固定有觀測板，所述觀測板采用透明玻璃材料制得，觀測板上表面正對觀測縫的地方具有長方體的剪切板安裝槽，剪切板安裝槽內設置有鐵質的第一剪切板和第二剪切板，第一剪切板的一側固定在剪切板安裝槽的一個側面，另一側可滑動地設置有所述第二剪切板，第二剪切板遠離第一剪切板的一側固定設置有一個拖動板，拖動板與觀測板采用相同材質且拖動板遠離第二剪切板的一側為光滑平面，剪切板安裝槽遠離第一剪切板的側面同樣為光滑平面且與拖動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的觀測間隙，觀測間隙正對光源縫設置， 所述安裝槽的側面長度大于第二剪切板和拖動板的長度；所述觀測板上位于剪切板安裝槽的兩側對稱設置有磁鐵安裝槽，兩個磁鐵安裝槽內對稱地卡裝有多對磁鐵；還設置有伺服電機和皮帶，皮帶連接到所述拖動板的兩端，同時皮帶與伺服電機連接并靠其帶動旋轉，所述皮帶位于拖動板的兩端處各具有一個拐點，拐點處的觀測臺上設置有用于供皮帶轉向的滑輪，兩個滑輪之間的皮帶與拖動板位于同一直線上，所述觀測臺上還設置有顯微鏡，所述顯微鏡的鏡頭正對所述光源縫上方的觀測間隙設置。本裝置使用時，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間隙內，然后在磁鐵安裝槽內對稱地裝入磁鐵，通過顯微鏡可觀察和記錄其材料變化的情況，比如磁流變材料內形成的若干鏈狀結構的形狀、方向等。然后啟動伺服電機輸出力矩，當伺服電機輸出力矩能夠大于磁流變材料的剪切屈服力的時候，伺服電機能夠帶動皮帶轉動，此時通過顯微鏡能夠觀察和記錄磁流變材料的鏈狀結構斷裂的過程，通過增減磁鐵的數量可以實現對磁場的離散控制，再對應地調整伺服電機輸出力矩，可以直觀的顯示和觀測到磁流變材料的剪切屈服強度隨磁場的增減而變化的情況。本裝置能夠直觀地觀測到磁流變材料的動態變化情況，同時設計的結構能夠將伺服電機輸出的力矩更完整地轉化為剪切力，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大小之間的關系，且能夠直觀地觀察到該變化過程，故更容易讓觀察者嚴謹地認知到磁流變液的工作狀態及動態變化過程。同時本裝置采用簡單的材料和構件形成，采用的顯微鏡也為實驗室常用儀器，可以臨時組裝得到，故具有實施成本低廉，便于實驗室應用的優點。
圖1為本發明的裝置結構示意圖。圖2為圖1中從俯視方向上，單獨觀測板上的結構放大后的示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明的結構作進一步的詳細說明。具體實施時，如圖1和圖2所示，一種磁流變材料磁場可控微觀動態觀測裝置，包括一個觀測臺1，觀測臺1上開有光源縫2，光源縫2內設置有向上發射的光源3，光源縫2 上方固定有觀測板4，所述觀測板4采用透明玻璃材料制得，觀測板4上表面正對觀測縫2 的地方具有長方體的剪切板安裝槽，剪切板安裝槽內設置有鐵質的第一剪切板5和第二剪切板6，第一剪切板5的一側固定在剪切板安裝槽的一個側面，另一側可滑動地設置有所述第二剪切板6，第二剪切板6遠離第一剪切板5的一側固定設置有一個拖動板7，拖動板7 與觀測板4采用相同材質且拖動板7遠離第二剪切板6的一側為光滑平面，剪切板安裝槽遠離第一剪切板5的側面同樣為光滑平面且與拖動板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的觀測間隙，觀測間隙正對光源縫2設置，所述安裝槽的側面長度大于第二剪切板6和拖動板7的長度；所述觀測板4上位于剪切板安裝槽的兩側對稱設置有磁鐵安裝槽，兩個磁鐵安裝槽內對稱地卡裝有多對磁鐵8 ；還設置有伺服電機9 和皮帶10，皮帶10連接到所述拖動板7的兩端，同時皮帶10與伺服電機9連接并靠其帶動旋轉，所述皮帶10位于拖動板7的兩端處各具有一個拐點，拐點處的觀測臺1上設置有用于供皮帶轉向的滑輪11，兩個滑輪11之間的皮帶與拖動板位于同一直線上，所述觀測臺上還設置有顯微鏡12，所述顯微鏡12的鏡頭正對所述光源縫上方的觀測間隙設置。
具體實施時，所述光源優選采用用于顯微鏡觀測的光源燈，所述顯微鏡屬于現有技術，優選采用帶有自動攝像和攝影功能的顯微鏡，便于記錄變化情況。具體實施時，所述觀測板也可以采用其他的透明材料，應屬于等同變換而仍然落入本發明保護范圍內，同時所述的皮帶也可以采用傳動鏈條等其他傳動結構，也應視為等同變化而仍落入本發明保護范圍。另外，具體實施時，伺服電機與皮帶之間可以靠一個齒輪和齒條的配合實現連接和傳動，只需將齒輪固定在電機軸上，齒條固定在皮帶上，然后兩者相互嚙合即可；同時，也可以是將皮帶繞接在轉輪上轉動，再將一個轉輪與電機直接相連作為啟動轉輪，也可以實現電機對皮帶的帶動，方便通過電機轉動的控制來控制第二剪切板的運動方向和速度。另外，具體實施時，所述觀測臺和光源就采用顯微鏡自帶的觀察臺和光源，也應屬于等同侵權而落入本發明保護范圍。同時，實施時顯微鏡上可以配備數字采集設備，通過USB接口直接與計算機相連，可以實時記錄觀測結果，以方便對磁流變材料在細觀結構上的真實性能進行定量分析°
權利要求
1. 一種磁流變材料磁場可控微觀動態觀測裝置，其特征在于，包括一個觀測臺，觀測臺上開有光源縫，光源縫內設置有向上發射的光源，光源縫上方固定有觀測板，所述觀測板采用透明玻璃材料制得，觀測板上表面正對觀測縫的地方具有長方體的剪切板安裝槽，剪切板安裝槽內設置有鐵質的第一剪切板和第二剪切板，第一剪切板的一側固定在剪切板安裝槽的一個側面，另一側可滑動地設置有所述第二剪切板，第二剪切板遠離第一剪切板的一側固定設置有一個拖動板，拖動板與觀測板采用相同材質且拖動板遠離第二剪切板的一側為光滑平面，剪切板安裝槽遠離第一剪切板的側面同樣為光滑平面且與拖動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的觀測間隙，觀測間隙正對光源縫設置，所述安裝槽的側面長度大于第二剪切板和拖動板的長度；所述觀測板上位于剪切板安裝槽的兩側對稱設置有磁鐵安裝槽，兩個磁鐵安裝槽內對稱地卡裝有多對磁鐵；還設置有伺服電機和皮帶，皮帶連接到所述拖動板的兩端，同時皮帶與伺服電機連接并靠其帶動旋轉，所述皮帶位于拖動板的兩端處各具有一個拐點，拐點處的觀測臺上設置有用于供皮帶轉向的滑輪，兩個滑輪之間的皮帶與拖動板位于同一直線上，所述觀測臺上還設置有顯微鏡，所述顯微鏡的鏡頭正對所述光源縫上方的觀測間隙設置。
全文摘要
本發明公開了磁流變材料磁場可控微觀動態觀測裝置，包括一個觀測臺，其上開有光源縫，光源縫內設置有光源，光源縫上方固定有觀測板，所述觀測板采用透明玻璃材料制得，觀測板上表面正對觀測縫的地方具有長方體的剪切板安裝槽，剪切板安裝槽內設置有第一剪切板、第二剪切板和拖動板，所述觀測板上位于剪切板安裝槽的兩側對稱設置有磁鐵安裝槽；還設置有伺服電機和皮帶，皮帶連接到所述拖動板的兩端，同時皮帶與伺服電機連接并靠其帶動旋轉，所述觀測臺上還設置有顯微鏡，所述顯微鏡的鏡頭正對所述光源縫上方的觀測間隙設置。本裝置能夠觀測出磁流變材料在外加磁場和磁場變化時微觀剪切屈服時的變化情況，同時具備成本低廉，實施便捷等優點。
文檔編號G01N11/14GK102507384SQ20111030999
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月13日 優先權日2011年10月13日
發明者孫虎, 彭向和 申請人:重慶大學