复合铁/酞菁钴磁流变液的性能

制备铁／欧菁钴复合粒子,分散在硅油中组成稳定的磁流变液,其附加动态剪切应力随外加磁场强度增加而增加。在外加磁场强度高于 １．０７４×１０５Ａ／ｍ时,２０（Ｖ／Ｖ）％铁／酞菁钴－硅油磁流变液的附加动态剪切应力大于 ２ｋＰａ;在其温度高于１２．５℃时,磁流变响应时间快于０．１ｓ;响应时间与外加磁场强度、剪切速率等因素无关。     

Fe-Cr-Mo合金颗粒对磁流变弹性体损耗因子的影响

为改善磁流变弹性体(MRE)的阻尼性能,使用Fe-Cr-Mo合金颗粒(通过电火花方法制备得到)与硅橡胶混合制备得到了MRE样品.利用DHVTC振动测试系统测试了MRE在0~500 m T磁场范围内的动态剪切性能(激振频率为5 Hz,应变振幅为1.90%).重点研究了Fe-Cr-Mo颗粒对MRE的损耗因子的影响.结果表明,Fe-Cr-Mo合金颗粒含量达到70%时,MRE的零场损耗因子具有最大值0.24.此外,当磁场强度达到500 m T时,MRE(颗粒含量为60%)的损耗因子增加了13%.增加MRE中Fe-Cr-Mo合金颗粒含量,或者增大外磁场都会导致MRE损耗因子的提高.     

各向同性磁流变橡胶材料的摩擦实验研究

分别从宏观和微观角度研究磁场对各向同性磁流变橡胶摩擦性能的影响。搭建了磁流变橡胶的摩擦实验平台,在外加磁场下进行滑动摩擦实验。实验结果表明,磁流变橡胶在轻载且低速条件下,摩擦系数随正压力增大呈减小趋势,而且磁场会使得磁流变橡胶表面的摩擦系数减小,且减小趋势随羰基铁粉体积比的增加呈现非线性变化,当羰基铁粉体积比为10%、正压力为0.25N、磁场强度为250mT时,其摩擦系数变化最大,减小约25%。通过金相显微镜进一步观测施加磁场前后的磁流变橡胶表面,检测表明磁场使得羰基铁粉在磁流变橡胶表面产生聚集,从而使其表面材料属性及微结构发生变化,该变化是促使磁流变橡胶的摩擦性能发生改变的重要原因。     

酞菁钴/铁纳米填充母粒组成的磁流变液性能

采用有机/无机原位(in situ)复合方法制备得出酞菁钴/铁纳米填充母粒,与甲基硅油组成磁流变液(MRS).MRS的附加动态剪切应力(△τ)与分散介质浓度(体积百分含量)、外加磁场强度呈正比例关系;剪切速率对△τ的影响表明磁致流变为链状结构特征;△τ对温度不敏感;MRS的△τ可逆的开/关变化特征,无记忆效应,磁流变响应时间小于0.1秒.     

基于中空钴微米颗粒的磁流变液性能研究

采用水热法制备钴微米颗粒,通过X射线衍射仪、扫描电镜和振动样品磁强计对颗粒的相结构、形貌及磁性能进行表征。结果表明,颗粒为密排六方结构的单质钴,粒径3~5μm,内部呈中空结构,饱和磁化强度为161A·m2/kg。以中空钴微米颗粒为悬浮相,以硅油为基液,制备颗粒体积分数为12%的磁流变液。测试结果表明,基于中空钴微米颗粒的磁流变液的磁致剪切屈服强度在250kA/m磁场下达到37kPa,剪切应力的时间稳定性、长期静置的沉降稳定性等均优于同体积浓度的羰基铁粉磁流变液。     

纳米SiO2/黄原胶复合触变剂对磁流变液性能的影响

本工作利用黄原胶包覆改性纳米气相SiO_2颗粒,制备了纳米SiO_2/黄原胶复合触变剂,研究了复合触变剂对磁流变液流变性能、黏弹性和悬浮稳定性的影响。结果表明:黄原胶大分子在纳米SiO_2颗粒表面形成了稳定的有机包覆层,含有复合触变剂的磁流变液在磁场下表现出了较高的剪切应力和屈服应力。黏弹性测试结果表明,无场条件下磁流变液具有较宽的线性黏弹区,而在外磁场作用下,加入复合触变剂的磁流变液内部形成了更加牢固的磁致链束结构,流动点变大,变形耗能增加。通过自然沉降法对磁流变液的悬浮稳定性进行测试,结果发现添加复合触变剂的磁流变液悬浮稳定性得到了进一步提升。     

取向磁场强度对磁流变弹性体力磁性能的影响

为探究制备过程中取向磁场对MR E力磁性能的影响,制备了相同磁敏颗粒夹杂的两种不同基体特性的MR E,分别对其微观组织和材料的力学性能进行了系统研究.结果表明:随着取向磁场与硅油含量的增大,磁敏颗粒在MR E中的链状排布更加明显;所制备材料的磁致剪切模量与磁流变效应均随着取向磁场的增大而增大,并且其增加趋势随着硅油含量...     

基于中空钴微米颗粒的磁流变液性能研究

采用水热法制备钴微米颗粒,通过X射线衍射仪、扫描电镜和振动样品磁强计对颗粒的相结构、形貌及磁性能进行表征。结果表明,颗粒为密排六方结构的单质钴,粒径3~5μm,内部呈中空结构,饱和磁化强度为161A·m2/kg。以中空钴微米颗粒为悬浮相,以硅油为基液,制备颗粒体积分数为12%的磁流变液。测试结果表明,基于中空钴微米颗粒的磁流变液的磁 致 剪 切 屈 服 强 度 在250kA/m磁 场 下 达 到37kPa,剪切应力的时间稳定性、长期静置的沉降稳定性等均优于同体积浓度的羰基铁粉磁流变液。     

磁流变胶泥材料的磁控力学行为实验研究

采用主要成分为高粘度线性聚硅氧烷的弹性胶泥为基体,制备了羰基铁粉质量分数为20%,40%和60%的磁流变胶泥。对磁流变胶泥的流变学特性和动态力学特性进行测试,描述了磁流变胶泥的本构关系并识别其参数,分析了磁场、铁粉含量、剪切应变以及剪切频率对粘弹性能的影响。结果表明,磁流变胶泥的本构关系能用Herschel-Bulkley模型进行描述;剪切应力、刚度的磁场可控范围宽(铁粉质量分数为60%的磁流变胶泥剪切应力调节范围16~128kPa,储能模量可调范围0.52~3.28 MPa);随铁粉含量和磁场的增加,剪切应力增大、弹性增加而粘性减小;不同磁场下磁流变胶泥从线性粘弹性区向非线性粘弹性区转变的临界应变值不同,且磁场增大可拓宽线性粘弹性区的范围;在线性粘弹性区磁流变胶泥对0~80Hz频率无依赖性。     

硅橡胶基磁流变弹性体制备及动态剪切性能研究

磁流变弹性体是一种新型的智能复合材料,其动态力学性能受磁场控制,可以应用于变刚度或避免共振的智能器件。在原有制备磁流变弹性体的基础上尝试采用不同的组份配比制备了以双组份室温硫化硅橡胶为基体的高性能磁流变弹性体。在0～700mT磁感应强度范围内,使用动态信号测试分析仪来测试分析所制样品的磁致动态频响函数。结果表明,在700mT磁感应强度下及羰基铁粉质量分数为75%时,所制备的磁流变弹性体的共振频率相对变化率可达到30%,具有较好的频率可控特性,同时,其动态剪切模量最大相对变化率可以达到67%,达到了磁场控制剪切模量的目的。     

Smart composites of urethane elastomers with carbonyl iron

Smart composites based on carbonyl-iron particles in a polyurethane matrix, known as magnetorheological elastomers (MREs), were manufactured and studied. The influence of ferromagnetic particle content and particle arrangement in relation to an external magnetic field was investigated. Several different elastomers with different stiffnesses were used as matrices. It was found that the structure of a fabricated MRE depends on the viscosity of the matrix before curing and the flux density of the applied magnetic field. Two different magnetic field strengths were used: 0.1 and 0.3 T. The amount of carbonyl iron particles was varied from 1.5 to 33.0 vol%. Scanning electron microscopy technique was used to observe MRE microstructure. The particles’ orientation and their arrangement were also investigated by vibrating sample magnetometer. A correlation was found between MRE microstructure and magnetic properties. Compression tests on cylindrical samples in the presence and absence of a magnetic field showed that a magnetic field increased the stiffness of the material. Additionally the rheological properties of MREs were tested in a magnetic field. It was found that the amount of ferromagnetic particles and their arrangement have a significant influence on the rheological properties of MREs. The highest relative change of storage modulus under 200 mT magnetic field, equal to 282%, was recorded for samples with 11.5 vol% of particles.     

各向同性磁流变橡胶材料的摩擦实验研究

分别从宏观和微观角度研究磁场对各向同性磁流变橡胶摩擦性能的影响.搭建了磁流变橡胶的摩擦实验平台,在外加磁场下进行滑动摩擦实验.实验结果表明,磁流变橡胶在轻载且低速条件下,摩擦系数随正压力增大呈减小趋势,而且磁场会使得磁流变橡胶表面的摩擦系数减小,且减小趋势随羰基铁粉体积比的增加呈现非线性变化,当羰基铁粉体积比为10％、正压力为0.25N、磁场强度为250 mT时,其摩擦系数变化最大,减小约25％.通过金相显微镜进一步观测施加磁场前后的磁流变橡胶表面,检测表明磁场使得羰基铁粉在磁流变橡胶表面产生聚集,从而使其表面材料属性及微结构发生变化,该变化是促使磁流变橡胶的摩擦性能发生改变的重要原因.     

磁流变弹性体剪切式动态力学性能测试

磁流变弹性体（MRE）是磁流变材料中新的一员,研究磁流变弹性体材料,其动态力学性能的探究是研究的重要组成部分,建立一套磁流变弹性体动态力学性能测试系统是需亟待解决的问题。设计了一种磁流变弹性体剪切式动态力学性能测试装置,由电磁振动台提供稳定的正弦激励,通过可调间距的钕铁硼永磁体产生可变的磁场,利用安装在测试系统中的力与加速度传感器,获取磁流变弹性体在往复剪切运动中的剪切力与加速度信号,其中加速度信号经两次数值积分获得位移数据,通过力与位移数据建立磁流变弹性体在动态剪切模式下的应力-应变关系,结合粘弹性材料理论模型,得到磁流变弹性体在剪切模式下的磁控动态力学性能参数。为研制高性能的磁流变弹性体提供了评价体系。     

磁流变弹性体的动态压缩性能

制备了聚氨酯基磁流变弹性体,并构建了一种压缩性能的实验装置,对磁流变弹性体的动态压缩性能进行了系统的研究.采用激振的方法,建立了磁流变弹性体的动态力学性能的理论模型,提出了磁流变效应的计算方法.分别研究了预压缩、激励振幅、激励频率、外加磁场对磁流变效应的影响.结果表明,磁流变弹性体的磁流变效应随着外加磁场、激励振幅的增...     

基于磁流变弹性体的缓冲装置设计及其冲击响应特性研究

利用聚氨酯基磁流变弹性体,结合ANSYS有限元仿真,设计制作了一种剪切式磁流变弹性体缓冲装置。搭建自由跌落冲击试验系统和冲击响应谱试验系统分别测试了该缓冲装置的冲击响应特性,研究了在不同磁场下缓冲装置的缓冲性能。实验结果表明在自由跌落冲击和冲击响应谱两种试验中,所设计的磁流变弹性体缓冲装置都具有较高的缓冲率,且装置的缓冲率随着磁场的增加而增大,表明磁流变弹性体缓冲装置起到了一定的缓冲作用,且可以实现外加电流对其缓冲效果的控制,该研究为磁流变弹性体在半主动/主动隔振缓冲领域的应用做出了有益探索。     

磁流变弹性体调频吸振器的研制

传统的动力吸振器吸振频带较窄,限制了稳定性和吸振效果的提高,影响了其应用范围.而磁流变弹性体是一种剪切模量可由外加磁场可控的智能材料.本文利用磁流变弹性体作为动力吸振器的弹性元件和阻尼元件,并采用移频调谐的控制方法,设计了一种可调频的动力吸振器.对其进行的动力特性的研究表明,该吸振器移频范围较宽,在较宽的吸振带宽内具有较好的吸振效果.     

Electroviscoelastic effect of polymeric composites consisting of polyelectrolyte particles and polymer gel

The dynamic viscoelasticity of polymeric composites consisting of silicone gel and polymethacrylic acid cobalt(II) salt (PMACo) particles was studied in d.c. electric fields. It was measured by applying sinusoidally varying shear strain or compressive strain to the composites. It was found that the electric fields enhanced the storage and loss moduli of the composites, and changed the loss tangent (electroviscoelastic effect). The amount of the electroviscoelastic effect was influenced by the content of absorbed water in the PMACo particle, the fraction of PMACo particles, and the intensity of the electric field. It also depended on the amplitude and frequency of the applied strain. The increments of the compressive moduli due to the electroviscoelastic effect were much larger than those of the shear moduli.