將來具備磁性或?qū)щ娦阅艿?/span>密封圈將能夠自動(dòng)監(jiān)測(cè)自身磨損、測(cè)量力和執(zhí)行其他功能。研究人員正在研究可以實(shí)現(xiàn)避免轉(zhuǎn)換材料就能超出實(shí)際功能的智能密封材料。

密封圈主要由彈性體制成，通常為橡膠。橡膠實(shí)質(zhì)上是不能傳遞信號(hào)。但是在許多情況下，因?yàn)槊芊饧ǔＮ挥跈C(jī)器的中心位置，能夠信號(hào)處理可能是一個(gè)優(yōu)勢(shì)，對(duì)設(shè)備功能至關(guān)重要。因此，研究人員正在研究使用密封件作為傳感器甚至執(zhí)行器的材料，同時(shí)保證密封件的本質(zhì)功能。

一個(gè)解決方案是將傳感器或微芯片集成到密封圈中。這樣可以使密封裝備智能化。但是，這種方法有其局限性，因?yàn)榧刹考p害密封功能，這是不允許的。最終，研究人員將注意力轉(zhuǎn)移到智能材料本身上。例如，通過在彈性體中加入特殊的填料，使得有助于賦予密封件附加的特性（例如磁性），甚至可以用作永磁體。

另一種方法是將導(dǎo)電填料材料整合到彈性體混合物中。

在任一種情況下，填料必須將其磁特性或電氣特性與高彈性、良好安裝性、耐高溫以及良好的耐介質(zhì)性相結(jié)合，從而不影響實(shí)際的密封功能。

如果從整個(gè)價(jià)值鏈考慮，附加的功能比增加的制造成本有價(jià)值優(yōu)勢(shì)。例如，密封件可以識(shí)別它的磨損程度。這種自我監(jiān)測(cè)也被稱為“狀態(tài)監(jiān)測(cè)”。一個(gè)例子是由導(dǎo)電彈性體和絕緣外層組成的桿密封圈。外層是密封圈中的密封唇。當(dāng)電路連接桿和殼體壁時(shí)，電可以成為可測(cè)量的變量。當(dāng)桿密封件來回移動(dòng)時(shí)，密封唇磨損。如果導(dǎo)電基材到達(dá)表面，則該桿與殼體之間的電路閉合，LED可以發(fā)出信號(hào)。

可以通過這些相對(duì)簡(jiǎn)單的解決方案優(yōu)化運(yùn)營(yíng)成本。在其整個(gè)使用壽命期內(nèi)可以使用智能密封件，因?yàn)樗粫?huì)被更換太快，并且操作人員避免了當(dāng)密封圈被移除太晚時(shí)可能發(fā)生的泄漏損壞導(dǎo)致的相關(guān)成本。

智能密封圈可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出單純的自我監(jiān)控的功能。例如，研究人員正在研究各種動(dòng)態(tài)密封元件，例如用作運(yùn)動(dòng)或力傳感器的隔膜，以及智能U型密封圈，可以指示施工設(shè)備中活塞和油缸的絕對(duì)位置。這個(gè)可被稱為介電彈性體。該方法設(shè)計(jì)構(gòu)造如三明治的隔膜，兩個(gè)外層由導(dǎo)電彈性體組成，而內(nèi)層由電絕緣彈性體制成。在物理方面，這就產(chǎn)生了一個(gè)電容器。當(dāng)隔膜移動(dòng)時(shí)，電容器板之間的表面和距離都改變，這導(dǎo)致容量的變化，使得作用在隔膜上的力可以測(cè)量。

反過來效果也是一樣的。如果主動(dòng)地向介電彈性體施加電壓，彈性體將被壓在一起。如果不只使用一個(gè)“三明治”，而且使用由多層組成的整個(gè)堆疊，則彈性體結(jié)構(gòu)可以承擔(dān)閥的功能。當(dāng)電流被激活時(shí)，整個(gè)堆疊被壓在一起，即閥打開。當(dāng)不再施加電流時(shí)，彈性體層返回到“松弛”狀態(tài)。閥門的調(diào)整可以在不斷變化的基礎(chǔ)上進(jìn)行。能量需求很低，因?yàn)樵趫?zhí)行功能期間只需要電流。即使這種類型的密封元件仍然難以實(shí)現(xiàn)流水線生產(chǎn)，但它們展示了該技術(shù)的潛力。

智能密封圈可應(yīng)用多個(gè)領(lǐng)域。一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它們可以用于任何可想到的介質(zhì)，因?yàn)樗鼈兊幕倪m合特定的應(yīng)用。但研究人員不僅僅關(guān)注改性基材，而且還專注于智能涂料體系。例如，設(shè)計(jì)用于溫度測(cè)量的熱敏涂層可以精確地用于密封件受熱應(yīng)力的點(diǎn)，像在發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部，這在不能使用常規(guī)傳感器的地方特別有利。以這種方式，密封圈的設(shè)計(jì)和材料的選擇可以更好地適應(yīng)于特定的應(yīng)用。材料研究人員現(xiàn)在希望在面向應(yīng)用的客戶項(xiàng)目中進(jìn)一步開發(fā)智能密封圈。