新型磁流變材料的制備和性能研究.pdf

1、磁流變材料是當(dāng)前智能材料研究的一個(gè)重要分支，通常由磁性的分散相顆粒、基體和添加劑等混合組成。在施加外磁場(chǎng)后，材料的流變性能或粘彈性能等會(huì)發(fā)生顯著的變化，并且該種變化可逆快速?；谶@一特性，磁流變材料在振動(dòng)控制等工程領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景，目前已有諸如磁流變阻尼器、吸振器、離合器等器件成功應(yīng)用在汽車、建筑等領(lǐng)域。
　　 磁流變材料主要包括磁流變液、磁流變彈性體、磁流變膠和磁流變泡沫等，目前實(shí)際應(yīng)用最多的是磁流變液。磁流變液的磁流變

2、效應(yīng)較大，但沉降穩(wěn)定性、顆?？寡趸缘葐?wèn)題一直未能得到根本解決；與磁流變液相比，磁流變彈性體可解決顆粒沉降等問(wèn)題，但其磁致效應(yīng)仍不夠大。因此，本文分別從磁流變材料的添加劑和基體的角度出發(fā)進(jìn)行了研究，以期改善傳統(tǒng)磁流變液的沉降穩(wěn)定性，提高磁流變效應(yīng)，并研制新型的磁流變材料。具體的研究?jī)?nèi)容如下：
　　 1、簡(jiǎn)要概述了磁學(xué)、磁性材料和磁流變材料的基本概念、分類和研究進(jìn)展。著重介紹了磁流變材料的組成、分類、特性、機(jī)理、研究進(jìn)展及存在的科

3、學(xué)和應(yīng)用問(wèn)題。
　　 2、以改善傳統(tǒng)磁流變液的沉降穩(wěn)定性、提高磁流變效應(yīng)為目標(biāo)，通過(guò)簡(jiǎn)單的氧化還原反應(yīng)制備出線狀的納米鐵顆粒，將其作為添加劑加入到傳統(tǒng)的羰基鐵基磁流變液中，研究了磁性納米鐵線的加入對(duì)磁流變液性能的影響。制備方法簡(jiǎn)單、便于操作且成本較低。對(duì)納米鐵線和羰基鐵顆粒的結(jié)構(gòu)、形貌和磁性能進(jìn)行了對(duì)照表征和分析，使用PhysicaMCR301型流變儀測(cè)試了這種含有雙形態(tài)鐵顆粒的磁流變液的磁流變性能，結(jié)果表明加入納米鐵線后，磁流

4、變液的磁流變效應(yīng)增強(qiáng)，同時(shí)沉降穩(wěn)定性也有很大改善。
　　 3、考慮到材料基體對(duì)穩(wěn)定性的重要影響，以石蠟和凡士林作為主要基體材料混合羰基鐵粉后，得到新型的相變型磁流變材料，并系統(tǒng)研究了顆粒含量、磁場(chǎng)強(qiáng)度、應(yīng)變和溫度等對(duì)材料力學(xué)性能的影響?？疾炝嘶w材料的相變情況，得到材料的相變溫度在50℃附近。該種磁流變材料可以隨溫度變化在磁流變液和磁流變彈性體之間自由轉(zhuǎn)換，不但可以在一定范圍內(nèi)克服磁流變液的沉降穩(wěn)定性困難，而且還保持有穩(wěn)定的力學(xué)

5、性能。
　　 4、采用丙烯酰胺(AM)為原料，在含有羰基鐵(CI)粉的乙二醇混合體系中，控制不同的反應(yīng)條件，通過(guò)聚合反應(yīng)制備了CI/PAM磁流變膠和磁流變彈性體，并在旋轉(zhuǎn)流變儀上測(cè)試了磁流變膠的流變性能和磁流變彈性體的動(dòng)態(tài)粘彈特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明CI/PAM磁流變膠具有典型的磁流變效應(yīng)和較好的沉降穩(wěn)定性，80wt％鐵粉含量的樣品在磁場(chǎng)為0.6T時(shí)，剪切應(yīng)力高達(dá)100kPa。CI/PAM磁流變彈性體具有較大的線性粘彈性區(qū)域，阻尼因子