高性能磁流變彈性體的研制.pdf

1、磁流變彈性體是磁性顆粒與高聚物(如橡膠等)混合，在外加磁場下固化后形成的一種新型智能材料。在固化過程中，由于磁流變效應(yīng)，磁性顆粒在高聚物基體中形成鏈狀、柱狀或?qū)訝钣行蚪Y(jié)構(gòu)；固化后，這種有序結(jié)構(gòu)仍然根植在高聚物基體中。磁流變彈性體的力學(xué)性能可由外加磁場控制，在工程上有較大的應(yīng)用前景。 本文第一章回顧了磁流變材料的研究歷史、研究現(xiàn)狀及應(yīng)用，重點(diǎn)討論磁流變彈性體的最新研究進(jìn)展，概述磁流變彈性體的制備，歸納磁流變技術(shù)在工程中的應(yīng)用，并展

2、望其應(yīng)用前景。 第二章對磁流變彈性體的兩個重要組成部分——高聚物基體和鐵磁性顆粒的性質(zhì)進(jìn)行分析，并介紹羰基鐵粉的制備，和高聚物材料的粘彈性和高彈性。從材料設(shè)計(jì)的理念出發(fā)，詳細(xì)研究天然橡膠基磁流變彈性體的制備方法；使用力磁耦合動態(tài)力學(xué)測量儀測量材料的磁流變效應(yīng)。為尋求各單元工藝過程的優(yōu)化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)總結(jié)固化磁場，磁性顆粒含量，顆粒粒徑對磁流變效應(yīng)的影響。 第三章研究了分別在無場和有場條件下，研究納米Fe<,3>O<,4>顆粒

3、摻雜對天然橡膠基磁流變彈性體的微結(jié)構(gòu)和磁流變性能的影響。實(shí)驗(yàn)證明納米Fe<,3>O<,4>摻雜使得材料具有更大的儲能模量；無場時(shí)，納米顆粒摻雜體系的絕對磁流變效應(yīng)有所增強(qiáng)；有場時(shí)，納米顆粒摻雜不利于磁流變效應(yīng)的提高，進(jìn)而表明：尺寸較大的顆粒更有利于提高預(yù)結(jié)構(gòu)化磁流變彈性體的磁流變效應(yīng)。 第四章從化學(xué)修飾的角度，首次使用表面活性劑對顆粒進(jìn)行表面處理。同時(shí)對比研究增塑劑、偶聯(lián)劑、非離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、復(fù)合表面活性劑等改

4、性劑對材料的磁流變效應(yīng)、微觀結(jié)構(gòu)以及力學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明增塑劑雖然能提高磁流變效應(yīng)，但由于沒有表面活性，其增強(qiáng)能力比較有限，并且降低材料的力學(xué)性能；偶聯(lián)劑具有較弱的表面活性，但其較強(qiáng)的增塑性同樣會降低材料的機(jī)械強(qiáng)度。在比較單一表面活性劑，同族復(fù)合表面活性劑和異族復(fù)合表面活性劑的修飾效應(yīng)后，探究顆粒和基體界面、磁性顆粒微觀結(jié)構(gòu)等各種因素和磁流變效應(yīng)的關(guān)系。研究表明，復(fù)合表面活性劑捌有比單一表面活性劑較強(qiáng)的表面活性。當(dāng)兩種不同性狀的