怎么一提到超精密光学抛光,就想到磁流变?


来源:中国粉体网   山林

[导读]  怎么一提到超精密光学抛光,就想到磁流变?

中国粉体网讯  磁流变抛光是指在磁场的作用下,磁性颗粒裹挟着磨料形成了柔性的研抛“缎带”,对工件表面进行抛光的一种表面加工方法。其中,研抛“缎带”的形成,主要是由磁流变抛光液在磁场作用下,发生流变而形成了具有黏塑性的柔性“微磨头”;工件表面材料的去除,主要是通过“微磨头”与工件之间快速的相对运动而产生的剪切力变形力实现的。基于磁流变效应的磁流变抛光具有反应速度极快、可逆的特点,在抛光过程中能够对工件表面产生微量去除作用,磨料能够及时得到更新,已发展成为一种革命性光学表面加工方法。

 

磁流变抛光与其他加工方式相比,一方面,通过控制磁场强度可以实现研磨力的控制,从而去除表面和亚表面的微裂纹,使加工后工件表面具有较高的表面质量;另一方面,可通过控制磁场的作用方向来控制加工的区域,从而实现不同形状的精密加工。综上可知,磁流变抛光技术具有抛光效果好、不产生亚表面损伤、适合复杂表面加工的优点,是一种适用于光学材料精密加工的方法。磁流变抛光主要应用于大型光学元器件、液晶显示面板、半导体晶片、LED基板等材料的精密加工。

 

磁流变液主要由具有高磁导率和低磁滞性的微小软磁性颗粒、非导磁性基载液、添加剂等组成,其凭借反应迅速、可控性强的特点,在多个领域有很广泛的应用,包括机械传动领域、建筑领域、精密加工领域、医学领域等。

 

磁流变液在无磁场的条件下,呈现出低黏度的牛顿流体特性;而在磁场作用下,则呈现出高黏度、低流动性的Bingham体特性,即磁流变效应。具体地讲,磁流变液在无外加磁场时,磁流变液中磁性颗粒会处于自由分布的状态,无明显规律;当有外部磁场存在的时候,磁流变液中的磁性颗粒会发生极化现象,与此同时,在热运动和磁场力的共同作用下,部分颗粒会相互靠近形成有序的排列方式,从宏观上看即磁流变液在极短的时间内沿磁场方向形成磁链串,这种可逆的转变在极短的时间内完成。

 

高磁导率和低磁滞性的微小软磁性颗粒使得磁流变液在磁场作用下的流变具有瞬时性、可逆性,其流变后的剪切屈服强度的大小与外加磁场强度具有稳定的对应关系。即可以通过对磁场进行控制进而控制磁流变液从牛顿流体到类固体或从类固体到牛顿流体的转变。

 

磁流变抛光液的各组成部分对其实现工件表面的精密加工具有非常重要的影响。

 

2026年10月15日,中国粉体网将在江苏•苏州举办“2026半导体与光学材料超精密加工技术及应用大会”。届时,我们邀请到中国工程物理研究院机械制造工艺研究所工程师叶敏恒出席本次大会并作题为《面向原子级超光滑光学元件表面的磁流变抛光液研究》的报告。

 

 

 

专家简介

 

叶敏恒,中物院机械制造工艺研究所工程师,长期从事超精密抛光及工艺机理研究工作。先后发表相关领域SCI学术论文30篇(第一、通讯作者发表SCI论文十余篇),授权国家发明专利4项。主持中物院创新发展基金2项,作为执行负责人/骨干成员参与国家自然科学基金专项项目1项、NSAF项目1项、科技部重点研发计划项目1项。担任Journal of Manufacturing Processes, Applied Surface Science, Journal of the American Ceramic Society期刊审稿人。

 

参考来源:

至臻光学

关浩龙等,磁流变抛光的研究进展综述


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