帥海川

摘 要：磁流變液是一種智能材料，已在減振器領(lǐng)域有了非常廣泛的應(yīng)用，磁流變液對(duì)磁場(chǎng)的響應(yīng)迅速，并且阻尼可控、可逆，本文針對(duì)磁流變液材料專(zhuān)利申請(qǐng)的區(qū)域、申請(qǐng)人以及時(shí)間分布展開(kāi)分析

關(guān)鍵詞：磁流變液；減振；專(zhuān)利

磁流變液（MRF，magneto-rheological fluid）是一種含有磁性微粒的特殊液體，由基液、懸浮于基液中的磁性顆粒和穩(wěn)定劑構(gòu)成。在零磁場(chǎng)下，磁流變液中磁性顆粒分布是雜亂的，呈現(xiàn)出低粘度的牛頓流體特性；而在強(qiáng)磁場(chǎng)作用下，卻有規(guī)則地沿磁場(chǎng)方向成鏈或鏈?zhǔn)鵂钆帕?，呈現(xiàn)出高粘度低流動(dòng)性的賓漢（bingham）流體特性，強(qiáng)磁場(chǎng)作用使得磁性顆粒在兩極板之間形成鏈?zhǔn)鵂罱Y(jié)構(gòu)，阻礙了流體的正常流動(dòng)。而且，在磁場(chǎng)較弱時(shí)，鏈數(shù)量少、長(zhǎng)度短、直徑細(xì)，剪斷所需的外力較小，相應(yīng)的磁流變液剪切屈服強(qiáng)度低；隨著外磁場(chǎng)的不斷增加，磁流變液中鏈?zhǔn)鴶?shù)量增加、長(zhǎng)度加長(zhǎng)、直徑變粗，剪切外力也增加，相應(yīng)的磁流變液粘度和阻尼也提高。如果磁場(chǎng)按一定規(guī)律變化，磁流變液粘度和阻尼也同規(guī)律快速變化（毫秒級(jí)）。

磁流變液材料由于具有阻尼特性可控、可逆，阻尼變化的響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，將其應(yīng)用到減振器上，可連續(xù)可控地調(diào)節(jié)減振器的輸出，易于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)變阻尼進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，因而廣泛的應(yīng)用于汽車(chē)、精密加工機(jī)床、航空、建筑等領(lǐng)域。

1 申請(qǐng)量及申請(qǐng)地域分析

磁流變液自1948年被發(fā)明以來(lái)，由于在最初的應(yīng)用過(guò)程中遇到了磁性顆粒沉降、磨損等問(wèn)題，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用，直到1984年美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局（ANSI）成功研制了較為穩(wěn)定并且屈服應(yīng)力較大的磁流變液材料，磁流變液才逐漸受到重視并得到廣泛的應(yīng)用。從80年代中期至2000年磁流變阻尼器的專(zhuān)利申請(qǐng)一直處于相對(duì)較低的水平，2000年至2010年申請(qǐng)量開(kāi)始逐漸增長(zhǎng)，2011年增速達(dá)到頂峰，之后歷年申請(qǐng)量都維持在較高的水平。而磁流液減振器在國(guó)內(nèi)的研究起步較晚，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人最早于2002年提交了第一件磁流變液材料的專(zhuān)利申請(qǐng)，進(jìn)入2000年以后，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，尤其是汽車(chē)行業(yè)的飛速發(fā)展，磁流變液減振器的專(zhuān)利申請(qǐng)?jiān)谥袊?guó)也呈現(xiàn)出高速增長(zhǎng)狀態(tài)。

從圖1中可以看出申請(qǐng)量排名前五位的國(guó)家和地區(qū)分別是美國(guó)、歐洲（其中未包涵俄羅斯）、日本、中國(guó)、韓國(guó)、德國(guó)，這六個(gè)國(guó)家和地區(qū)占據(jù)了所有專(zhuān)利申請(qǐng)的86%。

圖2反映了磁流變液材料專(zhuān)利申請(qǐng)的原創(chuàng)國(guó)分布，從圖中可以看出美國(guó)占據(jù)了總量的55%，可見(jiàn)美國(guó)在這一領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力處于領(lǐng)先地位。中國(guó)在這一領(lǐng)域的研究起步比較晚，進(jìn)入90年代中期才有磁流變液材料的專(zhuān)利申請(qǐng)，并且全都是外國(guó)公司的申請(qǐng)，直到2002年才首次出現(xiàn)國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人的專(zhuān)利申請(qǐng)。2001年中國(guó)加入WTO以后經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)，汽車(chē)和建筑行業(yè)發(fā)展迅速，對(duì)可控型智能減振裝置的需求也越來(lái)越大，促使國(guó)內(nèi)外申請(qǐng)人加大對(duì)磁流變液這種智能減振材料的研發(fā)投入，中國(guó)在這一時(shí)期的專(zhuān)利申請(qǐng)量增幅很快，逐漸趕上了日本和歐洲。

2 申請(qǐng)人分析

通過(guò)統(tǒng)計(jì)磁流變液減振器領(lǐng)域的申請(qǐng)人的專(zhuān)利申請(qǐng)量，分析得出該領(lǐng)域排名前3位的申請(qǐng)人，按申請(qǐng)量從高到低的順序排名如下：1、洛德公司（Lord Corp 美國(guó)）；2、德?tīng)柛ｋ娖鳎―ELPI 美國(guó)）；3、通用汽車(chē)（General Motor 美國(guó)）?；趯?zhuān)利信息綜合分析可以得出該領(lǐng)域申請(qǐng)人的主要特點(diǎn)：申請(qǐng)人主要集中在美國(guó)，申請(qǐng)人主體主要為企業(yè)，美國(guó)在這一領(lǐng)域的核心技術(shù)研發(fā)比中國(guó)早將近20年，排名前三位的申請(qǐng)人的專(zhuān)利申請(qǐng)量顯著多于其余申請(qǐng)人。目前國(guó)內(nèi)的申請(qǐng)人主體主要為高等院校，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人在該領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展已經(jīng)較為成熟的基礎(chǔ)上，其研究重點(diǎn)主要集中在進(jìn)一步通過(guò)改進(jìn)磁流變液的組分提高磁流變液的抗沉降性能、耐磨性以及零場(chǎng)粘度等。

3 技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)

基于磁流變液材料的專(zhuān)利申請(qǐng)文獻(xiàn)分析如下：90年代之前，磁流變液中的磁響應(yīng)顆粒大致包括鐵粉、氧化鐵粉，基液包括礦物油、硅油等，這類(lèi)材料分散性以及耐磨損性能較差，磁響應(yīng)強(qiáng)度不高；1992年洛德公司提出了采用鐵鈷合金粉末和鐵鎳合金粉末的混合物作為磁響應(yīng)顆粒，可以顯著提高磁流變液的磁響應(yīng)強(qiáng)度；1997年洛德公司提出了在磁流變液的基液中加入磷添加劑，可以提高磁流變液材料的耐久性；2005年通用汽車(chē)公司提出了在磁流變液中加入兩種不同磁響應(yīng)強(qiáng)度的磁響應(yīng)顆粒，從而降低磁流變液的零場(chǎng)粘度；2008年通用公司提出了在磁流變液中加入有機(jī)磷酸酯，可以防止鐵磁性顆粒沉降，進(jìn)一步提高磁流變液的耐久性；2012年德?tīng)柛９咎岢隽嗽诖帕髯円褐屑尤敕谴判缘男螤钣洃浐辖痤w粒，可以提高磁響應(yīng)顆粒的懸浮穩(wěn)定性，防止沉降；2012年洛德公司提出了采用多元醇作為基液代替?zhèn)鹘y(tǒng)的油基磁流變液進(jìn)一步降低了零場(chǎng)粘度，提高磁響應(yīng)顆粒的分散性，同時(shí)降低顆粒的磨損。通過(guò)專(zhuān)利分析可以看出磁流變液材料的研究主要圍繞提高磁響應(yīng)顆粒的沉降穩(wěn)定性、降低零場(chǎng)粘度、提高動(dòng)態(tài)輸出以及降低磁響應(yīng)顆粒的磨損幾方面進(jìn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文從專(zhuān)利申請(qǐng)角度對(duì)磁流變液材料研究發(fā)展進(jìn)行了分析和整理，重點(diǎn)對(duì)各國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)量以及重要申請(qǐng)人進(jìn)行了整理。國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人應(yīng)在充分了解該領(lǐng)域?qū)＠植记闆r的基礎(chǔ)上，積極研究探索，圍繞關(guān)鍵技術(shù)深入挖掘，提高核心競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)

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