硅橡膠基磁流變彈性體制備與性能分析.pdf

1、磁流變彈性體是一種新型的智能復(fù)合材料，屬于磁流變材料的一個(gè)新的分支。它主要由鐵磁性顆粒與聚合物組成，其內(nèi)部的鐵磁性顆粒呈鏈狀有序結(jié)構(gòu)。它的力學(xué)性能受外加磁場(chǎng)控制，可應(yīng)用于變剛度或避免共振的智能器件。
　　 本文在不同的預(yù)加磁感應(yīng)強(qiáng)度下，嘗試采用微米級(jí)羰基鐵粉為磁性填充粒子，雙組分室溫硫化硅橡膠為基體，按照不同的組份配比，制備了高性能的磁流變彈性體。同時(shí)對(duì)其各項(xiàng)性能做出了評(píng)價(jià)與分析。
　　 通過(guò)測(cè)試不同試樣的密度和邵氏硬度

2、。發(fā)現(xiàn)由于硅橡膠體積的變化，有磁制備試樣的密度小于無(wú)磁制備的試樣，兩種制備條件下試樣的硬度差別不大，而且密度和硬度都隨羰基鐵粉含量增加而增大。通過(guò)觀察不同成分配比試樣的微觀形貌，發(fā)現(xiàn)在材料固化時(shí)施加磁場(chǎng)，鐵磁性粒子在磁場(chǎng)力作用下會(huì)排列成鏈狀結(jié)構(gòu)。
　　 通過(guò)測(cè)試不同羰基鐵粉含量磁流變彈性體的靜態(tài)剪切性能。結(jié)果表明，隨著羰基鐵粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，試樣的靜態(tài)剪切模量隨之增大，且有磁場(chǎng)制備試樣的剪切模量大于無(wú)磁場(chǎng)制備試樣，在羰基鐵粉含量

3、為70％時(shí)，有磁場(chǎng)制備試樣的剪切模量可達(dá)1.536MPa，無(wú)磁場(chǎng)制備試樣只有0.873MPa。在垂直于鏈狀結(jié)構(gòu)方向上施加剪切作用力，其剪切模量大于平行鏈狀結(jié)構(gòu)方向，兩個(gè)方向上的靜態(tài)剪切模量最大相差0.436MPa。
　　 建立了動(dòng)態(tài)力學(xué)性能測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)可測(cè)試得到磁流變彈性體的共振頻率，并利用共振頻率推導(dǎo)出了動(dòng)態(tài)剪切模量計(jì)算公式。通過(guò)測(cè)試0mT～700mT磁感應(yīng)強(qiáng)度下不同羰基鐵粉含量磁流變彈性體的共振頻率，得到了動(dòng)態(tài)剪切模量的

4、變化規(guī)律。結(jié)果表明，測(cè)試磁場(chǎng)越大、羰基鐵粉含量越多，共振頻率越大，磁流變效應(yīng)也越大；在700mT磁感應(yīng)強(qiáng)度下及羰基鐵粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75％時(shí)，所制備的磁流變彈性體共振頻率相對(duì)變化率可達(dá)到30％，同時(shí)，其動(dòng)態(tài)剪切模量最大相對(duì)變化率可以達(dá)到66％，達(dá)到了磁場(chǎng)控制剪切模量的目的。
　　 研究了磁性顆粒尺寸、外加劑含量和預(yù)結(jié)構(gòu)化磁場(chǎng)對(duì)磁流變性能的影響。結(jié)果表明，通過(guò)選用大粒徑顆粒、加入適量的硅油來(lái)改變基體性能和增大預(yù)加結(jié)構(gòu)化磁場(chǎng)可以增強(qiáng)磁流