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2006-05-09 23:43:54
神奇材料——电流变液
材料是人类文明进步的重要标志之一，每一次材料的进步都会带来人类生活水平的一次质的飞跃，进入20世纪之后，各种新材料的产生更是日新月异，如常被人提起的超导材料、半导体材料、新陶瓷材料、纳米材料等，本文拟介绍一种不为大家所熟知的神奇材料——电流变液。 一、电流变液材料的发现 1947年，有一个叫温塞格的美国学者，讲石膏、石灰和石磨混合后加在橄榄油中，然后又加入水搅拌成一种悬浮液，他想试验一下这种悬浮液能够导电，结果在实验中却发现了这一奇特现象。 当他对悬浮液加上电压后，发现液体马上变成了固体，当取消电压固体又会很快变成液体，后来他又测出这种物态变化的时间仅有几毫秒，并且固体的强度会随着所加电压的增大而增加，可以用电压的有无和大小来控制物态变化和固态强度，温塞格的发现引起了许多科学家的兴趣，科学家把能产生这种变化的材料命名为电流变液，这种现象命名为温塞格现象。 二、电流变液的应用 1、电流变液刹车系统 传统的车辆在告诉行驶时，一旦遇到紧急情况，司机从踩下刹车到车停下来往往需要几秒时间，而车毁人亡的人间悲剧往往就是在这几秒内发生，这主要是因为传统车辆上的刹车多是采用一种被称为圆环“抱死”系统的装置，他们都是靠压力使车轮停转，但由于压力增大需要一个过程，致使车辆不可能快速停下来。 而用电流变液做成的刹车系统，只需要千分之几秒就可达到使车轮停转的目的。研究者在车轮的传统装置中充入电流变液，平时由于其粘度较小，对车轮转动无太大影响，当遇到紧急情况时，驾驶员只要象掀喇叭一样，按下一个相应电路控制开关，给电流变液加上一定电压，在几毫秒后，电流变液就要变成固体将使车轮传动装置与车轮固化为一个整体，按此原理还可以用电流变液锁定发动机、变速箱等，另外，还可将这种材料做成汽车防盗装置，使盗车者，即使进入车内，也只能无功而返。 2、电流变液飞机机翼 研究者将直升机的水平旋翼叶片迈入压电材料（是一种能将外加力转化为相应电压的材料），并将叶片作成中空式的，在其中充入电流变液，这种充入电流变液的中空叶片，会大大降低机翼产生的噪声和振动。特别是当飞机突遇涡流或猛烈地逆风，而导致叶片弯曲和扭转时，其中的压电材料会产生一定的电压促使电流变液马上变硬，继而，叶片钢性变大，从而减小甚至消除了叶片的弯曲和扭转，达到了防止空难发生的目的。 3、电流变液桥梁（建筑）报警系统 国外研究者设计在建筑桥梁或大型建筑时，在建筑中埋没一些压电材料和电流变液的组合体，这样，万一在某处发现危情时，就会使压电材料产生电压，电流变液变成固体，起临时加固作用，再通过电子装置，将这些信息传递给监控系统及时报警，预防灾难发生。 此外，国外还开发了用这种材料做成的精密装置、防震装置，都具有其他材料无可比拟的优越性，电流变液在其他方面的应用等着广大物理工作者去共同开发。
神奇材料——电流变液
材料是人类文明进步的重要标志之一，每一次材料的进步都会带来人类生活水平的一次质的飞跃，进入20世纪之后，各种新材料的产生更是日新月异，如常被人提起的超导材料、半导体材料、新陶瓷材料、纳米材料等，本文拟介绍一种不为大家所熟知的神奇材料——电流变液。 一、电流变液材料的发现 1947年，有一个叫温塞格的美国学者，讲石膏、石灰和石磨混合后加在橄榄油中，然后又加入水搅拌成一种悬浮液，他想试验一下这种悬浮液能够导电，结果在实验中却发现了这一奇特现象。 当他对悬浮液加上电压后，发现液体马上变成了固体，当取消电压固体又会很快变成液体，后来他又测出这种物态变化的时间仅有几毫秒，并且固体的强度会随着所加电压的增大而增加，可以用电压的有无和大小来控制物态变化和固态强度，温塞格的发现引起了许多科学家的兴趣，科学家把能产生这种变化的材料命名为电流变液，这种现象命名为温塞格现象。 二、电流变液的应用 1、电流变液刹车系统 传统的车辆在告诉行驶时，一旦遇到紧急情况，司机从踩下刹车到车停下来往往需要几秒时间，而车毁人亡的人间悲剧往往就是在这几秒内发生，这主要是因为传统车辆上的刹车多是采用一种被称为圆环“抱死”系统的装置，他们都是靠压力使车轮停转，但由于压力增大需要一个过程，致使车辆不可能快速停下来。 而用电流变液做成的刹车系统，只需要千分之几秒就可达到使车轮停转的目的。研究者在车轮的传统装置中充入电流变液，平时由于其粘度较小，对车轮转动无太大影响，当遇到紧急情况时，驾驶员只要象掀喇叭一样，按下一个相应电路控制开关，给电流变液加上一定电压，在几毫秒后，电流变液就要变成固体将使车轮传动装置与车轮固化为一个整体，按此原理还可以用电流变液锁定发动机、变速箱等，另外，还可将这种材料做成汽车防盗装置，使盗车者，即使进入车内，也只能无功而返。 2、电流变液飞机机翼 研究者将直升机的水平旋翼叶片迈入压电材料（是一种能将外加力转化为相应电压的材料），并将叶片作成中空式的，在其中充入电流变液，这种充入电流变液的中空叶片，会大大降低机翼产生的噪声和振动。特别是当飞机突遇涡流或猛烈地逆风，而导致叶片弯曲和扭转时，其中的压电材料会产生一定的电压促使电流变液马上变硬，继而，叶片钢性变大，从而减小甚至消除了叶片的弯曲和扭转，达到了防止空难发生的目的。 3、电流变液桥梁（建筑）报警系统 国外研究者设计在建筑桥梁或大型建筑时，在建筑中埋没一些压电材料和电流变液的组合体，这样，万一在某处发现危情时，就会使压电材料产生电压，电流变液变成固体，起临时加固作用，再通过电子装置，将这些信息传递给监控系统及时报警，预防灾难发生。 此外，国外还开发了用这种材料做成的精密装置、防震装置，都具有其他材料无可比拟的优越性，电流变液在其他方面的应用等着广大物理工作者去共同开发。