鈷顆粒形貌對(duì)磁流變彈性體動(dòng)態(tài)粘彈性的影響.pdf

1、磁流變彈性體(Magnetorheological elastomers，MREs)是一種新型的智能材料，它是由磁性顆粒和高分子材料混合固化而成的聚合物基復(fù)合材料。在外加磁場(chǎng)作用下，由于微米級(jí)磁性顆粒在聚合物基體中的相互作用，使其具有快速且可逆的可控機(jī)械性能，在減震、抗震等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。研制出具有更高磁流變效應(yīng)，更優(yōu)機(jī)械性能和阻尼性能的磁流變彈性體一直是研究探索的努力方向。磁性顆粒是影響磁流變彈性體性能的重要因素之一，與顆粒相關(guān)的因素

2、如體積分?jǐn)?shù)、粒徑大小、顆粒種類等對(duì)MRE的性能影響已經(jīng)得到廣泛研究，而顆粒形貌對(duì)MRE的性能影響卻鮮見研究，其影響機(jī)理尚不清晰。因此，探索理清顆粒形貌對(duì)MRE動(dòng)態(tài)粘彈性的影響機(jī)制對(duì)制備出具有更優(yōu)異性能的磁流變彈性體具有重要意義。
　　首先，本文采用溶劑熱法制備球狀、鏈狀、花狀等不同形貌的鈷顆粒，并對(duì)鈷顆粒的形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，SEM和XRD表征結(jié)果顯示：球狀鈷顆粒大小為1-2μm，呈密排六方結(jié)構(gòu)單質(zhì)；鏈狀鈷顆粒是由許多的球狀鈷顆粒

3、連接組合而成，呈密排六方結(jié)構(gòu)單質(zhì)；花狀鈷顆粒大小為5-6μm，具有密排六方和面心立方兩種結(jié)構(gòu)。
　　其次，探索并確定了磁流變彈性體制備方案和流程，以硅橡膠為基體，分別以球狀、鏈狀、花狀鈷顆粒為功能填充相，分別在0mT、480mT、1154mT取向磁場(chǎng)強(qiáng)度下制備磁流變彈性體，并在不同工況下測(cè)試磁流變彈性體的動(dòng)態(tài)粘彈性。工況分別是：頻率掃描測(cè)試模式中設(shè)置恒定正弦應(yīng)變振幅為0.01%，頻率在0.1-100Hz范圍內(nèi)對(duì)數(shù)增加；應(yīng)變振幅掃描

4、測(cè)試模式中設(shè)置恒定頻率10Hz，正弦應(yīng)變振幅在0.001%-100%范圍內(nèi)對(duì)數(shù)增加；磁場(chǎng)掃描測(cè)試模式中設(shè)置恒定應(yīng)變振幅為0.01%，恒定頻率為10Hz，磁場(chǎng)強(qiáng)度在0mT-300mT范圍內(nèi)線性增加。
　　繼而，重點(diǎn)對(duì)各向同性（0mT下制備）和各向異性（480mT下制備）以球狀、鏈狀、花狀鈷顆粒為填充相的磁流變彈性體的動(dòng)態(tài)粘彈性進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)各向同性和各向異性球狀、鏈狀、花狀鈷顆粒磁流變彈性體動(dòng)態(tài)粘彈性進(jìn)行對(duì)比分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于

5、各向同性磁流變彈性體，以球狀鈷顆粒為填充相的磁流變彈性體的儲(chǔ)能模量高于鏈狀鈷顆粒為填充相的磁流變彈性體，以花狀鈷顆粒為填充相的磁流變彈性體的儲(chǔ)能模量隨著外加磁場(chǎng)的增加，先高于而后低于球狀形貌顆粒磁流變彈性體；而損耗模量鏈狀形貌顆粒磁流變彈性體最高，花狀形貌顆粒磁流變彈性體最低；球狀鈷顆粒磁流變彈性體相對(duì)磁流變效應(yīng)最高。對(duì)于各向異性磁流變彈性體，以花狀鈷顆粒為填充相的磁流變彈性體的儲(chǔ)能模量G’和損耗模量G’’均高于球狀和鏈狀磁流變彈性體，