王建梅

(太原科技大學(xué) 重型機(jī)械教育部工程研究中心，太原 030024)

1 概述

隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)潤滑介質(zhì)在高載荷、高低溫和真空等極端工況下已無法滿足高端裝備對軸承高性能、高可靠性、高精度、無污染、超潤滑、長壽命等的需求，如在航空航天、深海探測、國防武器裝備等領(lǐng)域的嚴(yán)苛工作條件下，軸承壽命急劇縮短，給設(shè)備的安全運(yùn)行帶來不可估量的損失。磁性液體作為一種智能化納米潤滑介質(zhì)，具備良好的承載能力、自清潔能力和自我修復(fù)能力等特性， 其中的納米顆?？梢蕴钛a(bǔ)工作表面的劃痕和凹槽，在外部磁場的作用下，通過給定區(qū)域精準(zhǔn)潤滑，有助于保證潤滑的穩(wěn)定性，避免潤滑劑對外界的污染，實(shí)現(xiàn)潤滑系統(tǒng)的智能化[1]。

磁性液體是由分散劑、磁性顆粒和基載液組成的膠體懸浮液(圖1)，既具有流動性也具有磁性。在外磁場的作用下[2]，磁性液體的潤滑性能會顯著提高，通過控制和定位磁性顆粒，可以顯著降低摩擦阻力，提高設(shè)備的工作效率，而且能延長服役壽命，降低能量損耗，滿足綠色潤滑技術(shù)的發(fā)展需求，因此在諸多高科技領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。

圖1 磁性液體的組成[3]

近年來，國內(nèi)外學(xué)者對磁性液體軸承潤滑機(jī)理進(jìn)行了相關(guān)研究：1)理論研究方面，對磁性液體動力學(xué)理論、磁性液體軸承潤滑模型等做了探討與改進(jìn)；2)數(shù)值模擬方面，采用有限差分法、有限元法、多重網(wǎng)格法、Elrod空化算法等分析了磁性液體潤滑問題；3)試驗(yàn)方面，不同程度地研究了各關(guān)鍵因素對磁性液體潤滑特性的影響。然而，磁性液體潤滑的應(yīng)用仍處于理論探索與初步試驗(yàn)研究階段，缺乏完善的潤滑理論與全面的試驗(yàn)驗(yàn)證，亟待更加深入的科學(xué)研究，本文就國內(nèi)外磁性液體軸承潤滑理論、數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究等工作進(jìn)展進(jìn)行綜述。

2 磁性液體軸承簡介

磁性液體軸承是磁性液體潤滑技術(shù)的重要工程應(yīng)用之一，通常由軸、端蓋、磁場發(fā)生裝置、磁性液體及軸承座等組成，結(jié)構(gòu)如圖2所示。其工作原理是由磁場發(fā)生器產(chǎn)生磁場，將磁性液體控制在承載區(qū)域內(nèi)，磁性顆粒隨著磁場的方向進(jìn)行有序排列，進(jìn)而動態(tài)調(diào)控磁性液體的黏度，隨著磁場強(qiáng)度的增加，磁性液體的黏度和承載能力會有不同程度的提升。磁性液體軸承的潤滑特性與磁場強(qiáng)度、溫度、載荷、磁性液體的體積濃度和黏度以及軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)等諸多因素密切相關(guān)。

1—軸；2—端蓋；3—磁場發(fā)生器；4—液體注入孔；5—軸承座；6—軸套；7—磁性液體。

磁性液體軸承主要有以下特點(diǎn)：由于磁性液體能夠被控制在承載區(qū)域內(nèi)，在接觸區(qū)不會出現(xiàn)干摩擦，有助于減小或消除磨損，提高軸承的使用壽命；具有良好的自密封性能，對外界不產(chǎn)生污染，同時外界的污染物也難以進(jìn)入軸承間隙；在低速重載、高溫、真空等條件下仍可形成潤滑油膜；無需供油系統(tǒng)，節(jié)省潤滑油；但磁性液體軸承結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高，高飽和磁化強(qiáng)度的磁性液體制備難度大，導(dǎo)致磁性液體潤滑技術(shù)無法得到廣泛應(yīng)用，僅在航空航天、衛(wèi)星與潛艇制導(dǎo)等尖端科學(xué)技術(shù)中有所應(yīng)用。

3 磁性液體潤滑理論

磁性液體潤滑理論是研究磁性液體實(shí)際工程應(yīng)用的基礎(chǔ)，對磁性液體軸承的設(shè)計和研究具有重要的指導(dǎo)意義。對磁性液體軸承潤滑而言，油膜的潤滑性能以及軸承的承載能力受外磁場強(qiáng)度、磁性顆粒間耦合應(yīng)力、軸承表面粗糙度、磁性液體黏度、固液界面的相互作用等多因素的影響。

3.1 磁性液體動力學(xué)理論

磁性液體動力學(xué)理論主要是關(guān)于磁性液體的運(yùn)動規(guī)律及其與邊界相互作用的研究。磁性液體動力學(xué)模型是研究磁性液體潤滑的基礎(chǔ)，典型的磁性液體動力學(xué)模型有：1) Gogosov相流模型，將基載液和磁性顆?？醋?個不同的相，應(yīng)用復(fù)雜且磁性顆粒直徑較小，兩相不易區(qū)分開；2)Shliomis微極模型，考慮磁性顆粒在外加磁場作用下的微極旋轉(zhuǎn)作用，與潤滑油膜的剪切率相比，磁性顆粒之間的微極旋轉(zhuǎn)作用較??；3)Rosensweig簡化模型，形式簡單，應(yīng)用方便，符合磁流體作為潤滑介質(zhì)的力學(xué)本質(zhì)[3]。

國內(nèi)外學(xué)者針對典型的磁性液體動力學(xué)模型開展了相關(guān)的磁性液體動力學(xué)理論應(yīng)用研究：文獻(xiàn)[4]應(yīng)用Shliomis模型，在磁場的作用下推導(dǎo)了磁性液體潤滑的動態(tài)雷諾方程，獲得動態(tài)特性解析解；文獻(xiàn)[5]考慮磁性顆粒的旋轉(zhuǎn)，使用Shliomis模型研究了磁性液體滑動軸承的流體動力潤滑，分析了軸承的靜態(tài)特性，發(fā)現(xiàn)隨著旋轉(zhuǎn)黏度、磁化強(qiáng)度和鐵磁性顆粒的體積濃度的增大，油膜壓力、承載能力、姿態(tài)角和側(cè)泄漏量增大，摩擦因數(shù)減?。晃墨I(xiàn)[6]基于R E Rosensweig的鐵磁流體動力學(xué)理論和連續(xù)性方程，推導(dǎo)了修正的雷諾方程，研究了圓形多孔擠壓油膜軸承設(shè)計系統(tǒng)的承載能力，考慮磁場和擠壓速度的影響，運(yùn)用磁性液體流動的Shliomis模型和連續(xù)性方程，研究了不同滑動軸承潤滑的修正雷諾方程；文獻(xiàn)[8]研究了振蕩磁場對不可壓縮磁性液體非定常流動的流變效應(yīng)，應(yīng)用Shliomis理論推導(dǎo)圓盤旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的磁性液體流動的控制方程，分析不同磁化參數(shù)和磁性顆粒體積分?jǐn)?shù)對速度分布的影響，發(fā)現(xiàn)外加磁場和流動渦度不共線時，磁化參數(shù)會對軸向速度產(chǎn)生額外的阻力；文獻(xiàn)[9]利用Shliomis模型研究磁性液體潤滑的粗糙短軸頸軸承的性能，運(yùn)用雷諾方程導(dǎo)出量綱一形式的壓力和承載能力的表達(dá)式，發(fā)現(xiàn)基于Shliomis模型的磁性液體潤滑可以顯著抵消軸承表面粗糙度對其承載能力的負(fù)面影響；文獻(xiàn)[10]采用Neuringer- Roseinweig的磁流體流動模型，研究了耦合應(yīng)力影響下橫向粗糙階梯板上磁性液體油膜的潤滑性能，研究結(jié)果表明磁性液體潤滑能夠顯著增加耦合應(yīng)力的積極作用，改善孔隙率和表面粗糙度帶來的負(fù)面效應(yīng)。

以上磁性液體動力學(xué)理論的應(yīng)用研究是深入開展磁性液體潤滑研究的前提，為建立準(zhǔn)確、可靠的磁性液體動力學(xué)模型提供了科學(xué)依據(jù)；但是，如何針對具體研究對象，建立適用于不同實(shí)際工況要求，尤其是極端工況與特殊環(huán)境下的磁性液體動力學(xué)模型，仍然是深入開展磁性液體動力學(xué)理論研究的難點(diǎn)和重點(diǎn)。

3.2 磁性液體軸承潤滑理論

磁性液體軸承潤滑是磁性液體動力學(xué)理論的典型應(yīng)用，是油潤滑軸承的特點(diǎn)與納米磁性液體優(yōu)勢的完美結(jié)合。磁性液體因其獨(dú)特的性能在潤滑領(lǐng)域具有極大的潛質(zhì)，本節(jié)結(jié)合油膜軸承的應(yīng)用工況，對外磁場作用下磁性液體的體積濃度、黏度以及軸承偏心率、寬徑比等諸多因素對磁性液體軸承潤滑性能的影響進(jìn)行說明。

文獻(xiàn)[11]基于磁性液體潤滑特性建立油膜軸承動靜特性的數(shù)學(xué)模型，研究了軸承幾何參數(shù)、材料物理參數(shù)與外加磁場強(qiáng)度之間的關(guān)系。文獻(xiàn)[12]建立磁性液體軸承模型并結(jié)合隨機(jī)模型改進(jìn)雷諾方程，推導(dǎo)了軸承潤滑性能的解析表達(dá)式，發(fā)現(xiàn)在體積濃度、磁參數(shù)、表面粗糙度和偏心率較高的情況下，軸承的承載能力增大和摩擦因數(shù)減小更為顯著。文獻(xiàn)[3]基于油膜軸承潤滑理論，引入磁性液體油膜剛度的概念，建立磁場、流場、固體場耦合的數(shù)學(xué)關(guān)系模型，給出了磁性液體潤滑性能參數(shù)的關(guān)聯(lián)度和權(quán)重關(guān)系，推導(dǎo)了有限螺線管任意點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的數(shù)學(xué)模型，得到了軸承纏繞螺線管內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度，定量給出了距離襯套內(nèi)壁1 mm范圍內(nèi)的軸向磁感應(yīng)強(qiáng)度，同時對比研究了不同外加磁場設(shè)計時的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布，不同外加磁場模型結(jié)構(gòu)簡圖如圖3所示。

(a)永磁鐵磁場模型

文獻(xiàn)[14]對磁性液體軸承進(jìn)行數(shù)值分析，研究了軸承參數(shù)對油膜壓力、承載力以及偏位角的影響。文獻(xiàn)[15]基于滑動軸承擠壓動力效應(yīng)和旋轉(zhuǎn)效應(yīng)耦合作用，研究了滑動軸承擠壓動力效應(yīng)、磁性液體內(nèi)聚力和磁性液體耦合應(yīng)力對滑動軸承潤滑性能的影響，徑向磁性液體軸承及磁場分布如圖4所示。文獻(xiàn)[16]研究了在隨機(jī)表面粗糙度和磁場共同作用下磁性液體對長軸頸軸承潤滑性能的影響，研究表明在較高的冪律指數(shù)和磁場強(qiáng)度下，橫向表面粗糙度可以提高油膜壓力和承載能力。文獻(xiàn)[17]分析了在外磁場作用下，非牛頓磁性液體潤滑有限軸頸軸承的靜態(tài)和動態(tài)特性，結(jié)合動量方程和連續(xù)性方程，得到控制油膜壓力的雷諾方程，研究了軸承性能參數(shù)對潤滑系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響規(guī)律。文獻(xiàn)[18]研究了考慮軸承變形的旋轉(zhuǎn)彎曲橫向粗糙多孔圓板中磁性液體油膜的潤滑性能，發(fā)現(xiàn)使用磁性流體潤滑會改善橫向表面粗糙度對潤滑性能的影響，軸頸變形會降低軸承的承載能力。文獻(xiàn)[19]考慮滑動和擠壓速度、入口-出口膜厚比及材料特性等的影響，建立了綜合計入摩擦力、摩擦因數(shù)、承載能力和壓力中心位置等因素的磁性液體軸承潤滑數(shù)學(xué)模型，有助于滑動軸承的設(shè)計和改進(jìn)。

圖4 徑向磁性液體軸承及其磁場分布[15]

以上文獻(xiàn)建立了綜合考慮多因素影響的磁性液體軸承潤滑模型，開展了不同外加磁場的結(jié)構(gòu)設(shè)計與仿真研究，從理論上不同程度地闡述了磁性液體軸承潤滑的可行性和合理性?？紤]到外加磁場的施加對磁性液體潤滑油膜的性能有著重要影響，因此，磁性液體軸承潤滑需要重點(diǎn)關(guān)注如何合理施加磁場和設(shè)計磁路，同時結(jié)合非牛頓磁性液體潤滑介質(zhì)特性和固液潤滑界面作用機(jī)制開展相關(guān)研究工作。

4 磁性液體潤滑數(shù)值模擬

4.1 磁性液體潤滑數(shù)值分析

不同流體力學(xué)數(shù)值分析方法的基本原理都是采用離散化方法，求解固定幾何空間內(nèi)的流體質(zhì)量、動量、能量等方程，以得到任意一點(diǎn)的速度、壓強(qiáng)、應(yīng)力等物理量。

文獻(xiàn)[20]利用格子玻爾茲曼方法研究熱導(dǎo)率比、瑞利數(shù)和達(dá)西數(shù)等參數(shù)對流動和傳熱特性的影響，解決了裝配過程中磁性液體變形以及磁性液體被軸攜帶的難題。文獻(xiàn)[21]考慮熱效應(yīng)改進(jìn)雷諾方程，建立磁性液體滑動軸承的彈流潤滑模型，運(yùn)用多重網(wǎng)格法對比了不同基載液磁性液體的膜厚和壓力分布。文獻(xiàn)[22]采用有限差分法研究了磁性液體潤滑油膜應(yīng)力分布和穩(wěn)定狀態(tài)時的偏位角，分析了軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)對磁性液體軸承油膜承載特性的影響規(guī)律。文獻(xiàn)[23]應(yīng)用多重網(wǎng)格法和多重網(wǎng)格積分法建立彈流磁性液體潤滑模型，分析沖擊載荷對磁性液體彈流潤滑的影響。文獻(xiàn)[24]考慮高斯隨機(jī)粗糙度、時變效應(yīng)和熱效應(yīng)，使用多重網(wǎng)格法提出修正的混合潤滑模型，求解了磁性顆粒尺寸和磁場強(qiáng)度對粗糙橢圓接觸成膜及磨損的影響。文獻(xiàn)[3]利用多重網(wǎng)格法和有限元法求解磁性液體潤滑油膜軸承的油膜方程，獲得油膜特性參數(shù)，研究了不同油膜特性參數(shù)與磁場強(qiáng)度之間的關(guān)系，如圖5 所示。

圖5 有無磁場作用時油膜參數(shù)的變化[3]180-181

以上數(shù)值分析方法已成為磁性液體潤滑數(shù)值分析的重要工具，但是現(xiàn)有的潤滑理論忽略了高低溫和真空等眾多實(shí)際因素。因此，如何依據(jù)實(shí)際情況構(gòu)建合理的假設(shè)條件，尤其是考慮極端工況與特殊環(huán)境的影響，綜合諸多因素的相互作用，是開發(fā)高精度計算算法的重要前提。

4.2 磁性液體潤滑有限元模擬

有限元方法是將整個求解域劃分為若干個連通單元，取近似解為單元節(jié)點(diǎn)的插值函數(shù)，得到節(jié)點(diǎn)處未知場函數(shù)的值，進(jìn)而得到問題的解。

文獻(xiàn)[25]建立了油膜軸承潤滑油膜的數(shù)學(xué)模型，開發(fā)了磁性液體潤滑油膜計算軟件，分析了磁性液體潤滑油膜軸承的承載特性，得到了磁場強(qiáng)度與油膜壓力及溫度的關(guān)系。文獻(xiàn)[26]建立磁場有限元模型，分析了不同外磁場作用下磁性液體油膜軸承的磁場分布特性。文獻(xiàn)[27]考慮黏溫效應(yīng)計算了動壓滑動軸承的潤滑油黏度，對比等黏度與變黏度情況下動壓滑動軸承的油膜壓力與承載力、油膜的軸向與周向溫度分布。文獻(xiàn)[28]對磁場作用下的直角三角形腔體內(nèi)磁性液體流動和傳熱進(jìn)行研究，基于有限元方法模擬研究了磁性顆粒(Fe3O4)的體積分?jǐn)?shù)、加熱元件的長度和無量綱數(shù)(包括瑞利數(shù)和哈特曼數(shù))、對流線、等溫線和努塞爾數(shù)的影響。文獻(xiàn)[29]運(yùn)用分子動力學(xué)模擬構(gòu)建了磁性液體分子動力學(xué)模型，從微觀尺度分析了磁性液體對軸承潤滑性能的影響，磁性液體固液界面潤滑過程如圖6所示，結(jié)果表明：磁性液體潤滑摩擦因數(shù)相比油潤滑下降約50%，磁性液體分子間相互作用較強(qiáng)具有較好的黏度特性。

(a)分子動力學(xué)潤滑模型

以上磁性液體潤滑有限元模擬研究涵蓋了宏觀和微觀尺度的求解問題，為磁性液體潤滑的工程應(yīng)用提供了一定的理論依據(jù)。后續(xù)的研究難點(diǎn)在于跨尺度微觀建模，高精度網(wǎng)格劃分以及離散方法的優(yōu)化，以提高有限元模擬的真實(shí)性和計算結(jié)果的可靠性。

5 磁性液體潤滑試驗(yàn)

上述磁性液體潤滑理論和潤滑數(shù)值模擬研究為磁性液體應(yīng)用于高端軸承潤滑提供了理論基礎(chǔ)，但理論模型的合理性以及數(shù)值方法的可行性必須經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證?，F(xiàn)結(jié)合磁性液體潤滑與摩擦試驗(yàn)，說明磁性液體物理性能、外加磁場條件等對磁性液體軸承潤滑的影響。

5.1 磁性液體潤滑性能試驗(yàn)

在磁場作用下，磁性液體內(nèi)部剪切應(yīng)力及外加載荷等因素對磁性液體黏度和其流動性能有著重要的影響。

文獻(xiàn)[30]分析了不同濃度油基磁性液體的蠕變行為和磁性液體流變的微觀作用機(jī)理，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了磁場強(qiáng)度、應(yīng)力和溫度對磁性液體蠕變的影響規(guī)律。文獻(xiàn)[31]研究了黏彈性磁性液體在外部均勻磁場作用下的動態(tài)流變特性，分析了不同質(zhì)量比黏彈性流體的流動性能。文獻(xiàn)[32]設(shè)計了一種為磁性液體提供磁場的螺線管，采用單因素研究方法分析了油膜參數(shù)以及磁場強(qiáng)度對磁性液體黏度的影響規(guī)律，螺線管磁場測試示意圖如圖7所示。文獻(xiàn)[33]制備了Fe3O4-Ag油基磁性液體，用旋轉(zhuǎn)流變儀測量Fe3O4磁性液體和Fe3O4-Ag磁性液體的剪切應(yīng)力和黏度，發(fā)現(xiàn)相比Fe3O4磁性液體，F(xiàn)e3O4-Ag磁性液體的黏度顯著增加。文獻(xiàn)[34]研究外磁場作用下的磁性液體軸承承載能力及摩擦性能，發(fā)現(xiàn)承載力可以將摩擦副分離，使摩擦副之間的摩擦力減少。文獻(xiàn)[35]研究了磁性液體對推力球軸承潤滑性能的影響，發(fā)現(xiàn)在軸承潤滑不足的情況下，外磁場的作用會減少磁性液體的磨損。文獻(xiàn)[36]介紹了磁性液體潤滑滑動軸承的研究成果，發(fā)現(xiàn)在局部恒定磁場作用下，磁性液體能夠改善軸承的局部流動阻力和壓力，相比油潤滑，使用磁性液體潤滑的軸承在低速時可以觀察到相對更厚的流體膜以及有利的壓力分布。

圖7 螺線管磁場測試示意圖[32]35

由磁性液體潤滑性能試驗(yàn)可知，外磁場的作用和磁性液體內(nèi)的納米顆粒不僅能提高磁性液體的黏度，而且有助于提高磁性液體的承載能力。

5.2 磁性液體摩擦特性

磁性液體中存在大量納米級磁性顆粒，可以起到近似微型滾動體的作用，在滑動軸承潤滑中也能同時發(fā)揮滾動軸承的優(yōu)點(diǎn)，不僅有利于修復(fù)軸承表面的磨損，還能起到抗磨減摩的作用。

文獻(xiàn)[37]提出一種具有磁性表面織構(gòu)的新型磁性流體潤滑結(jié)構(gòu)，研究了磁性表面織構(gòu)對磁性液體摩擦特性的影響。文獻(xiàn)[38]通過對四球摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)改進(jìn)實(shí)現(xiàn)了磁場的連續(xù)可調(diào)，研究磁性液體在磁場作用下的摩擦學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)在連續(xù)變磁場作用下，摩擦因數(shù)隨磁場強(qiáng)度的增大而增大，隨磁場強(qiáng)度的減小而減小。文獻(xiàn)[39]制備了油基Fe3O4磁性液體，運(yùn)用旋轉(zhuǎn)摩擦的測試方法進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)，如圖8所示，發(fā)現(xiàn)在磁性液體潤滑狀態(tài)下，摩擦表面磨損與犁溝明顯改善，平均摩擦因數(shù)最低，其原因可能為：磁性液體中的納米磁性顆粒填充在表面溝壑、凹坑中起到了一定的修復(fù)作用；納米磁性顆粒在磨損過程中發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，在摩擦表面形成一層氧化膜，從而提高了摩擦表面的抗磨減摩能力。文獻(xiàn)[40]研究了磁性液體在一定磁場強(qiáng)度和振蕩頻率范圍內(nèi)的微動摩擦磨損特性，結(jié)果表明磁流變液的摩擦磨損性能隨磁場強(qiáng)度和振動頻率的變化而變化。

圖8 摩擦磨損試驗(yàn)[39]39

文獻(xiàn)[41]制備了一種用于高溫鋼-鋼滑動副的磁性液體潤滑劑，發(fā)現(xiàn)摩擦副在滑動過程中會發(fā)生摩擦化學(xué)反應(yīng)，在摩擦盤表面形成邊界潤滑膜，滑動區(qū)過量的Fe3O4顆粒可能導(dǎo)致滑動副的磨粒磨損。文獻(xiàn)[42]在邊界潤滑條件下，運(yùn)用摩擦試驗(yàn)機(jī)研究了磁性液體的摩擦學(xué)性能。文獻(xiàn)[43]在聚甲基丙烯酸甲酯點(diǎn)接觸中開展磁性液體摩擦學(xué)特性試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)顆粒尺寸和外加磁場對摩擦因數(shù)和磨痕體積均有影響，磁場存在時磨損略有減小。文獻(xiàn)[44]使用高頻往復(fù)式試驗(yàn)臺對超順磁性液體進(jìn)行了摩擦學(xué)試驗(yàn)，分析了磁場、粒度和濃度對摩擦學(xué)性能的影響，試驗(yàn)表明磁場作用下磨損表面的凹槽和深度都會減小。

以上研究通過試驗(yàn)證實(shí)磁性液體應(yīng)用在不同材料摩擦副中確實(shí)能夠起到抗磨減摩的作用；但磁性液體在工程中的應(yīng)用必須結(jié)合中試運(yùn)行評價其潤滑性能，目前缺乏結(jié)合實(shí)際工況的各類臺架試驗(yàn)，尤其是模擬高溫、真空等極端環(huán)境的試驗(yàn)。

6 結(jié)束語

磁性液體的潤滑性能受外部磁場強(qiáng)度、工作溫度、基載液和表面活性劑種類、納米磁性顆粒的尺寸和濃度等多種因素的綜合影響，必須系統(tǒng)地開展磁性液體軸承潤滑的相關(guān)研究。

1)磁性液體潤滑機(jī)理需要考慮磁性液體的分子結(jié)構(gòu)、排列方式、吸附方式等，結(jié)合固體接觸表面的材料性能、表面粗糙度等性質(zhì)以及潤滑油膜和固體接觸層的相互滲透性，進(jìn)一步揭示潤滑表面所形成的金屬膜和流體膜的協(xié)同作用機(jī)理。

2)隨著極端環(huán)境條件對軸承潤滑性能的要求逐漸提高，磁性液體在極端工況下的潤滑性能、尺寸效應(yīng)及控制方法的研究等對潤滑系統(tǒng)和整個裝備的穩(wěn)定運(yùn)行顯得越發(fā)重要。

3)完整產(chǎn)品研發(fā)鏈條涵蓋“基礎(chǔ)理論研究-試驗(yàn)研究-產(chǎn)品中試-推廣應(yīng)用”，磁性液體軸承潤滑試驗(yàn)臺架與中試平臺的開發(fā)是打通磁性液體潤滑在軸承應(yīng)用的“最后一公里”，是為磁性液體軸承潤滑提供試驗(yàn)技術(shù)支持的重要保障。

綜上所述，面向當(dāng)前世界科學(xué)前沿，結(jié)合國家重大戰(zhàn)略發(fā)展需求，亟需深入開展極端工況下磁性液體軸承潤滑理論、數(shù)值模擬、試驗(yàn)測試與中試等研究，以期填補(bǔ)國內(nèi)在磁性液體潤滑領(lǐng)域的空白，結(jié)合現(xiàn)有潤滑理論發(fā)展磁性液體潤滑理論體系，為我國高端軸承潤滑理論與技術(shù)進(jìn)展發(fā)揮里程碑的推動作用。