TPI石墨复合材料的磁致伸缩研究.doc

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1、TPI/石墨复合材料的磁致伸缩研究汝静詹茂盛(北京航空航天大学材料科学与工稈学院，北京，100083)在对聚丙烯/炭黑、聚丙烯/碳纳米管(CNT)、环氧树脂/TbDyFe、TPI/TbDyFe复合材料磁致伸缩性能研究的基础上巴对传统的导电橡胶材料TPI/石墨进行了磁致伸缩性能的研究。1实验材料及方法反式聚异戊二烯(TPI)用青岛科技大学的产品；石墨用青岛华泰润滑密封科技有限责任公司生产的粉状粒子，平均粒径约为lpm；硅烷偶联剂用南京曙光化工集团有限公司的KH—550,P=0.946g/cm3；石墨用硅烷偶联剂活化处理后，充分干燥，分别以质量分数10%、30%和50%的含量与TPI在双辘混

2、炼机上混炼，制成TPI/石墨复合材料，用平板硫化机模压成型尺寸大小为20mmX10mmX4mm的试样。磁致伸缩性能用JDM-28磁致伸缩测量仪测试。2结果与讨论2.1磁场强度对复合材料磁致伸缩应变的影响当磁场强度H不同时，TPI/石墨复合材料在平行和垂育于磁场方向下磁致伸缩饱和应变值不同。图1表示复合材料试样在磁场作用下平行和垂直于磁场方向的磁致伸缩应变饱和值随H不同的变化趋势。由图1可知，在磁场作用下，复合材料在平行于磁场强度方向以及垂直于磁场方向这两个方向均发生了比较明显的磁致伸缩应变，并且随着磁场强度的增加，复合材料的磁致伸缩饱和应变值逐渐增大。500612182430364248

3、5460t/min图20.8T磁场FTPI/石墨复合材料应变与时间的关系9212501020304050Graphitecontent/wt%O5O5OO20唇、一10£ESO4QU3GWu.24e-12c在0.8T恒定磁场作用下，平行于磁场强度方向的最大磁致伸缩应变饱和值达到1.39X10'4(139ppm),而垂直于磁场方向的最大饱和应变大约为1.75X104(175ppm)；在1.0T恒定磁场作用下，平行于磁场强度方向的最大磁致伸缩应变饱和值达到1.71X10'4(171ppm),而垂宜丁•磁场方向的最大饱和应变大约为2.34X10'4(234ppm)0图1不同石墨含昴的石墨/TP

4、I复合材料的饱和应变值2.2磁场作用时间对复合材料磁致伸缩应变的影响在恒定磁场作用下，TPI/石墨复合材料的磁致应变X会随着时间的延长而处于持续增大的状态直至最后达到相对的饱和状态，这表明该复合材料的入不仅与H的大小有关，还和磁场作用时间有关，如图2所示。由图2可知，随着磁场作用时间的增大，复合材料的磁致伸缩应变也随Z增加，该复合材料较Z传统的无机磁致伸缩材料而言具有一定的磁致滞示现彖；同时，还可以看出随着石墨粒了的含最的增加，复合材料磁致伸缩应变值也随Z增加。3结论研究表明，石墨含量分别为10%、30%和50%(质量分数)的TPI/石墨复合材料具有一定的磁致伸缩性能。该复合材料具有较大

5、的磁致伸缩应变，故大的磁致伸缩应变为2.34X10-4(234ppm),分析认为产生磁致伸缩的主要原因是由于复合材料中的石墨粒了引起的，同时还发现应变木身与磁场强度、作用时间的大小有关。参考文献[1]詹茂盛，丁乃秀.PP/活化炭黑复合材料磁致伸缩与交流电性能.北京航空航天大学学报，2004,30(10)：968[2]DingNai-Xiu,ZhanMao-Sheng・Magnetostrictivepropertiesofcarbonblackfilledpolypropylenecomposites.PolymerTesting,2004,23(5)：523[3]DingNai-Xiu

6、,ZhanMao-Sheng,WangPeng-xiang・Magnetostrictivepropertiesofcarbonfiberfilledpolypropylenecomposites.PolymerTesting,2005,24(5)：635・[4]丁乃秀.聚丙烯/碳系物复合材料的磁致伸缩性能与交流电性能研究.北京：北京航空航天大学材料科学与工程学院，2004[5]尹曙光.聚合物基磁致伸缩复合材料的研究.北京：北京航空航天大学材料科学与工程学院，2006[6]Mao-shengZhan,SHU-guangYin,Yun・huaLu.Studyontheapplication

7、ofMagneticFieldandMagneticFieldInducedMaterialsinChina.日本磁性材料研讨会,2005MagnetostrictivepropertiesofTPI/graphitecompositesRujingZhanMaosheng(SchoolofMaterialsScienceandEngineering,BeijingUniversityofAeronauticsandAstronau