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1、706功能材料2006年第5期(37)卷*磁流变弹性体研究进展1,22汪建晓,孟光(1.佛山大学机电工程系,广东佛山528000;2.上海交通大学振动、冲击、噪声国家重点实验室,上海200030)摘要:磁流变弹性体是磁流变液的固体模拟。在本文对近年来国内外磁流变弹性体的研究现状进行综磁流变弹性体中载液被橡胶所代替。使用磁流变固体述,并对其应用前景进行展望。材料的明显优点是颗粒不会随时间而沉降,也不需要2国内外研究概况将磁流变材料保持在工作位置的密封装置。本文对近年来国内外磁流变弹性体的研究进展进行了综述,指由磁
2、性颗粒分散于基体中制成聚合物(弹性体)的出磁流变弹性体装置具有无需密封、性能稳定、控制简历史已有20余年,但只有在1990年以后这种材料在[3,4]便、响应迅速等特点,在小振幅振动系统(如减振支座、磁场下的粘弹性特性才受到重视。国外关于磁流悬架)的振动控制中极具应用前景。变弹性体的综述文章可参见文献[3~5]。关键词:磁流变弹性体;智能材料;振动控制日本丰田中心研发实验室Shiga等人在1992年中图分类号:O37;O326;TB329文献标识码:A利用铁粉和硅橡胶制备了磁流变弹性体,并测试了其[6,7]文章编号:1001-9
3、731(2006)05-0706-04力学性能。美国Lord公司Jolly等人也对基于铁[8,9]粉和硅橡胶的磁流变弹性体进行了全面研究。美1引言国福特汽车公司Ginder等人自1997年以来在磁流变磁流变材料是一类具有流变特性的智能材料,在弹性体的力学模型、基于天然橡胶的磁流变弹性体及磁场的作用下,其流变特性可发生连续的、迅速的和可其在汽车减振装置上的应用等方面做了许多研究工[10~16]逆的变化。近十余年来对磁流变材料的研究引起了学作。近年来,法国、瑞典、加拿大、新加坡等国家[17~23]术界和工业界的普遍关注。研究最多的
4、是磁流变液。的研究人员也在进行磁流变弹性体特性的研究。它一般是由固体颗粒分散溶于载液中制成的非胶体悬我国在磁流变材料方面的研究起步较晚,且研究[1,2]浮液。范围主要在磁流变液及其应用方面。自2002年起才[22~26]在磁流变液中使用最多的固体颗粒是铁、钴、镍等有磁流变弹性体的研究论文发表。中国科学技尺寸为微米级的软磁材料。为了改善磁流变液的团聚术大学王桦等人对磁流变弹性体的剪切性能进行了实[25]稳定性和沉降稳定性,研究者们做了许多工作,如加入验研究,方生等人研制了一种磁流变弹性体,并建[26]表面活性剂、防沉剂,用有机聚合物
5、包覆磁性颗粒等,立了一套测试系统对其性能进行测试。取得了许多进展。但由于这些磁性材料的密度较高(733磁流变弹性体的组成和制备~8g/cm),而一般载液(如硅油、矿物油等)密度较低3(0.7~0.95g/cm),因密度差所引起的磁性颗粒的沉磁流变弹性体主要由基体材料和分散其中的磁性降仍然是困扰磁流变液某些应用的棘手问题。制备综颗粒组成。基体材料有硅橡胶和天然橡胶两种。用前合性能都令人满意的磁流变液或其它形式的磁流变材者制备的弹性体较软,而用后者制备的弹性体较硬。料仍然是国内外智能材料领域研究的热点。磁性颗粒的选择与磁流变液相似,
6、要求颗粒具有高磁磁流变弹性体(magnetorheologicalelastomer,缩导率、低剩磁和高饱和磁化强度。高磁导率和高饱和写为MRE)是磁流变液的固体模拟。在磁流变弹性体磁化强度提供了颗粒间较大的吸引力,从而有较强的中载液被橡胶所代替。使用磁流变固体材料的明显优磁流变效应;低剩磁的颗粒在磁场消除后不会继续吸点是颗粒不会随时间而沉降,也不需要将磁流变材料在一起,从而有可逆的磁流变效应。常用的磁性颗粒保持在工作位置的密封装置。然而,磁流变弹性体只是球状、几微米直径的羰基铁粉。能工作于屈服前的状态,即具有可受磁场控制的弹性制
7、备磁流变弹性体的工艺过程与制备一般弹性体模量,而磁流变液通常工作于屈服后的状态。这就使或普通橡胶的过程相似,主要是材料混合和固(硫)化得磁流变液与磁流变弹性体各有其独特之处,而不能两个阶段。首先将液体状的基体与磁性颗粒均匀混取而代之。合,然后将混合物注入模具,在一定温度下缓慢固化。*基金项目:广东省自然科学基金资助项目(04300692);振动、冲击、噪声国家重点实验室开放基金资助项目(VSN-2005-04)收到初稿日期:2005-12-15收到修改稿日期:2006-02-07通讯作者:汪建晓作者简介:汪建晓(1964-),男
8、,河北蠡县人,教授,博士,主要从事智能结构与振动控制研究。汪建晓等:磁流变弹性体研究进展707固化可在无磁场条件下进行,这时颗粒朝向将呈随机解铁粉,无场固化;第二种含有直径50m、体积分数约分布,从而获得各向同性的材料;也可以在一定磁场下为0.2
