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什么是磁流变弹性体?分类及制备介绍

1.磁流变弹性体

上世纪八十年代,Rigbi等人通过将磁性粒子混合加入到天然橡胶中,制备出基体材料为固体的磁流变材料,磁性粒子牢固地镶嵌在基体上,此后学者们,称这类基体具有超弹性的磁流变材料为磁流变弹性体(Magnetorheological Elastomers,简称MRE)。

磁流变弹性体

2.磁流变弹性体分类

磁性粒子一般为选择铁、钴等材料,其可以均匀地或以链状方式排列的方式在基体中分布,分别对应着各向同性磁流变弹性体和各向异性磁流变弹性体。由于其基体不可流动,磁流变液中的粒子沉淀和密封泄漏等问题得到了很好的解决。磁流变弹性体的响应时间相比磁流变液的响应时间稍长,这主要取决于基体的粘弹性。与不可控制的基质相比,磁流变弹性体可以通过改变外加磁场,调控磁性粒子之间的相互作用来改变弹性模量,剪切模量,表面粗糙度和其它性能。因此,磁流变弹性体被广泛用于多种工程应用当中,例如隔振系统,减振器和传感器等。

3.磁流变弹性体的制备

磁流变弹性体的原材料主要有三种:橡胶基体、磁性粒子以及添加剂。常见的橡胶基体有硅橡胶、天然橡胶以及聚氨酯等,其中天然橡胶的模量高,机械性能优异,但所制成的磁流变弹性体磁流变效应弱,且制备工序繁杂。聚氨酯基体可以通过调整配方比例来控制强度范围,但固化时间过快,导致磁性粒子的移动困难。对于磁性粒子的选择,一般倾向于高饱和磁化强度和低剩余磁化强度的铁磁性颗粒,这样所制备的磁流变弹性体可以在拥有高磁流变效应的同时,具有很好的可逆性,所以选择大多数学者采用羰基铁粉或者羟基铁粉。添加剂一般为硫化剂和塑化剂,用于提高磁流变弹性体的塑性、强度或者其它磁致性能。

以下将介绍以硅橡胶作为基体材料的磁流变弹性体的制备流程:

(1)将磁性粒子与橡胶基体混合,为保证磁性粒子分布的均匀性,需通过搅拌机进行充分搅拌。

(2)充分混合的混合物其中含有大量的气泡,固化后会影响到磁流变弹性体性能的稳定性,因此需要真空泵对混合物进行抽真空处理。

(3)将混合物倒入模具当中,若需制备各向异性磁流变弹性体,此时需要施加磁场来调整磁性粒子排列方式,由于本文中采用各向同性磁流变弹性体,无需在此阶段施加磁场。

(4)若需制备磁性粒子浓度分布差异化的磁流变弹性体,还可以将制备好的磁流变弹性体进行机械切割,并将不同浓度的磁流变弹性体进行高温构筑成形,此时基体材料需满足高温融化的特点。

最终,针对磁流变弹性体介质压力成形工艺中所用到的磁流变弹性体,制订了相应的制备方案。

以上梳理了磁流变弹性体的定义、分类及制备方法,希望对你有所帮助,如果你想了解更多相关内容,敬请关注三个皮匠报告行业知识栏目。

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