新型磁流变材料的制备和性能研究.pdf

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1、中国科学技术大学硕士学位论又新型磁流变材料的制备和性能研究作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：张燕丽分析化学江万权副教授二。一二年五月二日UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationformaster’SdegreePreparationofNewMagnetOrheoIOgiCaIMaterialsandtheirPropertiesAuthor’SName：speciality：Supervisor：Finishedtime：YanliZhangAnalyticalChemistryAssociateProf．Wa

2、nquanJiangMay2加，2012中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：至坠垫!豳签字日期：鲨!兰：至：兰中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据

3、库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。呵厶开口保密(——年)作者签名：豸氐煎函导师签名：签字日期：型!兰!墨：圭签字日期：摘要磁流变材料是当前智能材料研究的一个重要分支，通常由磁性的分散相颗粒、基体和添加剂等混合组成。在施加外磁场后，材料的流变性能或粘弹性能等会发生显著的变化，并且该种变化可逆快速。基于这一特性，磁流变材料在振动控制等工程领域具有良好的应用前景，目前已有诸如磁流变阻尼器、吸振器、离合器等器件成功应用在汽车、建筑等领域。磁流变材料主要包括磁流变

4、液、磁流变弹性体、磁流变胶和磁流变泡沫等，目前实际应用最多的是磁流变液。磁流变液的磁流变效应较大，但沉降稳定性、颗粒抗氧化性等问题一直未能得到根本解决；与磁流变液相比，磁流变弹性体可解决颗粒沉降等问题，但其磁致效应仍不够大。因此，本文分别从磁流变材料的添加剂和基体的角度出发进行了研究，以期改善传统磁流变液的沉降稳定性，提高磁流变效应，并研制新型的磁流变材料。具体的研究内容如下：1、简要概述了磁学、磁性材料和磁流变材料的基本概念、分类和研究进展。着重介绍了磁流变材料的组成、分类、特性、机理、研究进展及存在的科学和应用问题。2、以改善传统磁流变液的沉降稳定性、提高磁流变效应为目标，通过

5、简单的氧化还原反应制备出线状的纳米铁颗粒，将其作为添加剂加入到传统的羰基铁基磁流变液中，研究了磁性纳米铁线的加入对磁流变液性能的影响。制备方法简单、便于操作且成本较低。对纳米铁线和羰基铁颗粒的结构、形貌和磁性能进行了对照表征和分析，使用PhysicaMCR301型流变仪测试了这种含有双形态铁颗粒的磁流变液的磁流变性能，结果表明加入纳米铁线后，磁流变液的磁流变效应增强，同时沉降稳定性也有很大改善。3、考虑到材料基体对稳定性的重要影响，以石蜡和凡士林作为主要基体材料混合羰基铁粉后，得到新型的相变型磁流变材料，并系统研究了颗粒含量、磁场强度、应变和温度等对材料力学性能的影响。考察了基体材

6、料的相变情况，得到材料的相变温度在50。C附近。该种磁流变材料可以随温度变化在磁流变液和磁流变弹性体之间自由转换，不但可以在一定范围内克服磁流变液的沉降稳定性困难，而且还保持有稳定的力学性能。4、采用丙烯酰胺(AM)为原料，在含有羰基铁(CI)粉的乙二醇混合体系中，控制不同的反应条件，通过聚合反应制备了CI／PAM磁流变胶和磁流变弹性体，并在旋转流变仪上测试了磁流变胶的流变性能和磁流变弹性体的动态粘弹特性。实验结果表明CI／PAM磁流变胶具有典型的磁流变效应和较好的沉摘要降稳定性，80wt％铁粉含量的样品在磁场为0．6T时，剪切应力高达100kPa。CI／PAM磁流变弹性体具有较大

7、的线性粘弹性区域，阻尼因子很小且受磁场影响较小。80wt％的样品储能模量为3．4MPa。关键词：磁流变添加剂弹性体剪切应力储能模量AbstractABSTRACTMagnetorheological(MR)materials，asanimportantbranchofsmartmaterials，arecommonlycomposedofmagneticparticlesandadditivesdispersedinmatrix．Therheologicalorvis