磁性橡胶的应用

㈠磁性密封制品

磁性橡胶由于既有刚性磁体的磁性能,又有橡胶的柔弹性,可以作为密封制品应用于冰箱门封、汽车车窗密封和建筑物门窗密封。冰箱门密封条安装在电冰箱拉门上,起密封保温作用。

橡胶可采用丁腈橡胶、丁基橡胶或氯磺化聚乙烯,磁粉是采用钢渣为一次料,经过破碎,再加入适量的金属钡,经过煅烧、筛选而制成钡铁氧体磁粉。通过密炼法或开炼法混合硫化成型,充磁。

建筑物门窗用磁性密封条是安置在门窗与其框间的结合处,使其具有普通密封条防水、减震、隔音等功能,同时磁性橡胶的磁性能又赋予胶条的自吸合性,防止门窗被风吹动时,引起的门窗与框碰撞而损坏玻璃。其生产工艺同冰箱门封条的生产工艺。

汽车的车门密封条一般是由共挤出的实心载体与管状海绵密封条组成。海绵部分受到车体门框的压缩后提供密封性能。但是在某些情况下,如下车速很高的情况下,外部空气压力可能会超过海绵体提供的密封力,那么这种传统的密封形式有可能失效。新设计的车用密封条是将磁性橡胶引入海绵体中,如在海绵体挤出一层磁性涂层或在海绵体中嵌入磁性橡胶,与车体金属框架直接作用,从而增加海绵体的密封功能,解决这一问题。

㈡在设备及智能机械上的应用

在我们熟悉的计算机设备中,都装有CPU散热风扇和电源冷却风扇。这些风扇中使用的直流电动机的工作原理都是利用电磁感应原理在磁场媒质中进行能量交换。产生磁场的磁源是充过磁的永磁体,也称做磁钢。用传统烧结材料制成的磁钢由于各部位组织结构不同,尺寸精度不高,均匀性较差,导致电机的电流、转速和噪声等指标较差,无法应用于电子计算机等一些对电机要求较高的领域。磁性橡胶制成的橡胶磁钢,具有质量轻、均一性好、加工方便等优点,正逐步取代烧结磁钢。

盒式磁带录像机(VCR)中可使用磁性橡胶作为卷轴制动装置,该装置包含具制动鼓的卷轴盘盒制动杆,环形的磁性橡胶固定地围绕着制动鼓,磁性橡胶制动块具有与环形磁性橡胶曲线相一致的弧形轮廓的抵靠表面,两者的磁极性相反。与现有的卷轴制动装置相比,无需齿与齿的机械啮合,而具有迅速的制动能力。

中科院合肥智能机械研究所发明了一种用于微型机器人的软磁性橡胶执行器。它的制备方法是采用还原铁粉和硅橡胶,按一定比例混合均匀,置于模具中,在室温下固化48h,得到软磁性橡胶执行器。它具有驱动功能,材料是柔性的,而且比磁致流变体稳定,可应用于微型水下机器人、微型医疗机器人及微型管道机器人的研究。

㈢电磁波吸收用橡胶材料

前面提到在橡胶材料中填充导电性填料可以用于电磁波的屏蔽,利用电磁波屏蔽手段可以把电磁波封闭起来或者反射掉,这对于把存在电磁波干扰的部分和会受电磁波干扰的部分隔离起来是十分有效的。但是,当屏蔽难以做到彻底时,就有电磁波泄漏的问题发生,或者即使屏蔽做到十分彻底,不会向外泄漏,则会在电气回路的内部充满含有虚假成分的噪声频率能,二是其部件之间的电磁干扰就难以避免了,特别是在高频范围内更不能忽略这种虚假成分的噪声频率对传送信号的影响,这对屏蔽壳体内的共振和线路共振以及各接点处的阻抗分配均会引起不必要的高频噪声辐射。为了抑制这种高频辐射噪声造成的电磁波泄漏、回路内电磁干扰、共振现象以及不必要的放射性,配置高频损耗大的电波吸收体来吸收此噪声能不失为一种有效的手段。

从理论上讲,可以作为电磁波吸收体的橡胶基质材料很多,如氯丁橡胶、聚氯酯橡胶、硅橡胶等。硅橡胶的疏水性是一个值得关注的优点,因为水也是一种导体,较之干燥表面容易产生电磁波的反射。用于填充的磁性材料有铁氧体、羰其铁、软磁性金属粉体等。一般说来,铁氧体适用于高频段。软磁性金属材料适用于几十兆赫至5GHz的宽频带。电磁波吸收用橡胶制品通常是将磁性材料粉体混入橡胶或热塑弹性体中,经挤出、压延、模压等手段加工成板片状、块状或其他各种形状,不必充磁。第二次世界大战中,军事上首次使用的电磁波吸收体就是由约8mm厚半柔性橡胶板制成的潜艇用雷达波吸收体。如今,此类材料已可做到厚度低于1.5mm,并具有更宽的适用频带。

为了防止出现表面反射,电磁波吸收材料表面应具有适当的构型,常用的有平板型、山型和金字塔型三种,尤以金字塔型具有较好的吸收效果。

㈣磁性复合减震材料

近年来,在铁路运输系统中出现了以磁性橡胶材料与金属或其他刚性材料复合的减震材料。它可以借磁性吸力贴附在铁轨旁侧和铁路桥的腹板或钢梁上,起到降低振动和噪声的作用。这种磁性复合减震材料的结构是一种由磁性橡胶层和约束层层压而成的约束型减震材料。考虑到其在户外使用,磁性橡胶层采用丁基橡胶作为基质弹性体,填充铁氧体后,充磁磁化,成为3mm厚的胶层,约束层通常是2.3mm厚的镀锌钢板,磁性橡胶层与约束层通过强固的黏结而成为复合体,施工时,利用磁性吸力(约8.8KPa )固定于钢质振动体上。这种磁性复合减震材料的减振机理,由于它是通过磁性吸力固着在钢质振动体上,因而会随着振动而抖动,这样,振动能一部分随橡胶变形而转化为橡胶的内能,一部分因磁性橡胶层振动体界面上的摩擦而转化为热能,从而获得协同效果。由于它施工方便,把材料贴附于铁轨的傍侧或铁路桥的腹板或钢梁上,故十分适合于已有路段的减震、降噪改造。据报道,以1/5比便缩小的实验型铁路桥做模拟试验,测定模型列车通过时,距离桥5m处的音压水平,结果确证,其在300Hz10KHz频率范围内具有很高的减震效果。另一项实验是,在铁轨的侧面贴附这种磁性复合材料,测定在列车通过时,距离铁轨约2.5m处的音压水平,结果确证,可以使音压降低2dB,而且还可以使列车通过时所发生的“嘎、嘎”噪声的次数减半。

㈤其他应用

在医疗保健领域,近年来磁性材料被应用于很多产品中,如颇为流行的磁性拖鞋、磁性牙刷、磁性腰带、场效应xx仪、磁化杯等。虽然目前这类产品大多仅以磁场对人体的积极作用为其具有保健医疗作用的机理来加以描述,显得较为简单,但其产品在市场上的热销却是事实。中国矿业大学童敏明等到发明的磁电保健贴片,采用时能粘贴于各种物体上,极为方便。

在大型工程图纸的设计中,用磁性橡胶制成的图板可取代用胶黏带和图钉固定图纸的传统方法,提高工作效率。磁性橡胶制成的教具,如五线谱教示板,在音乐教育中得到了成功的应用。用磁性橡胶等材料经热塑火药味黏合,再施以表面装饰性涂层就构成具有实用价值的精美装饰品。

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