將來(lái)具備磁性或導電性能的密封圈將能夠自動(dòng)監測自身磨損、測量力和執行其他功能。研究人員正在研究可以實(shí)現避免轉換材料就能超出實(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。但是在許多情況下，因為密封件通常位于機器的中心位置，能夠信號處理可能是一個(gè)優(yōu)勢，對設備功能至關(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，因為集成部件損害密封功能，這是不允許的。最終，研究人員將注意力轉移到智能材料本身上。例如，通過(guò)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。例如，密封件可以識別它的磨損程度。這種自我監測也被稱(chēng)為“狀態(tài)監測”。一個(gè)例子是由導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。當電路連接桿和殼體壁時(shí)，電可以成為可測量的變量。當桿密封件來(lái)回移動(dòng)時(shí)，密封唇磨損。如果導電基材到達表面，則該桿與殼體之間的電路閉合，LED可以發(fā)出信號。

可以通過(guò)這些相對簡(jiǎn)單的解決方案優(yōu)化運營(yíng)成本。在其整個(gè)使用壽命期內可以使用智能密封件，因為它不會(huì )被更換太快，并且操作人員避免了當密封圈被移除太晚時(shí)可能發(fā)生的泄漏損壞導致的相關(guān)成本。

智能密封圈可以遠遠超出單純的自我監控的功能。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，可以指示施工設備中活塞和油缸的絕對位置。這個(gè)可被稱(chēng)為介電彈性體。該方法設計構造如三明治的隔膜，兩個(gè)外層由導電彈性體組成，而內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。當隔膜移動(dòng)時(shí)，電容器板之間的表面和距離都改變，這導致容量的變化，使得作用在隔膜上的力可以測量。

反過(guò)來(lái)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，則彈性體結構可以承擔閥的功能。當電流被激活時(shí)，整個(gè)堆疊被壓在一起，即閥打開(kāi)。當不再施加電流時(shí)，彈性體層返回到“松弛”狀態(tài)。閥門(mén)的調整可以在不斷變化的基礎上進(jìn)行。能量需求很低，因為在執行功能期間只需要電流。即使這種類(lèi)型的密封元件仍然難以實(shí)現流水線(xiàn)生產(chǎn)，但它們展示了該技術(shù)的潛力。

智能密封圈可應用多個(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)，因為它們的基材適合特定的應用。但研究人員不僅僅關(guān)注改性基材，而且還專(zhuān)注于智能涂料體系。例如，設計用于溫度測量的熱敏涂層可以精確地用于密封件受熱應力的點(diǎn)，像在發(fā)動(dòng)機的內部，這在不能使用常規傳感器的地方特別有利。以這種方式，密封圈的設計和材料的選擇可以更好地適應于特定的應用。材料研究人員現在希望在面向應用的客戶(hù)項目中進(jìn)一步開(kāi)發(fā)智能密封圈。