實用磁流變液材料制備及性能研究.pdf

1、磁流變液作為一種智能材料，是由軟磁性顆粒均勻彌散在分散介質(zhì)中形成的濃懸浮體系。該體系在無外加磁場時表現(xiàn)為流體狀態(tài)；一旦施加外界磁場，便可在毫秒級時間內(nèi)發(fā)生由液體向類固體狀態(tài)的變化，伴隨著剪切屈服應(yīng)力和粘度迅速呈指數(shù)增加，并且其值隨著外界磁場強度增強而增大；當(dāng)去除外加磁場后，磁流變液體系又迅速回復(fù)到流體狀態(tài)。基于磁流變液的這一特性，可將其應(yīng)用于工程實用領(lǐng)域，現(xiàn)已開發(fā)出的基于磁流變液的器件有：減振器、制動閥、離合器、磁流變阻尼器等。本論文針

2、對磁流變液的基本組成部分——軟磁性顆粒、添加劑和非導(dǎo)磁的分散介質(zhì)，從復(fù)合磁性顆粒的制備、表征、磁流變性能以及多組分添加劑復(fù)配磁流變液的制備、磁流變性能評估等幾方面進行了研究，具體研究內(nèi)容如下：
　　 ⑴介紹了磁性材料的基本性質(zhì)、磁性納米材料的研究進展以及磁流變材料研究進展。概述了磁性納米材料的優(yōu)良性能、典型合成方法和表面改性技術(shù)。重點介紹了磁流變材料的組成、分類、流變機理、研究進展、目前磁流變材料存在的缺陷以及現(xiàn)階段亟待解決的問

3、題。
　　 ⑵從提高磁流變液材料的沉降穩(wěn)定性出發(fā)，以制備高聚物層包覆羰基鐵顆粒為出發(fā)點，在羰基鐵顆粒表面進行了甲基丙烯酸甲酯(Methyl Methacrylate，MMA)的原位乳液聚合，制備出羰基鐵-聚甲基丙烯酸甲酯(CI-PMMA)復(fù)合磁性顆粒。該實驗方法采用的高聚物材料化學(xué)穩(wěn)定性良好，毒性低微，而且實驗操作簡單易行。產(chǎn)物CI-PMMA復(fù)合磁性顆粒通過一系列測試方法表征顆粒形貌、表面元素、晶體結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性等。利用該復(fù)合磁

4、性顆粒制備的硅油基磁流變液經(jīng)由Anton Paar公司的Physica MCR301型流變儀測試其流變學(xué)性能，結(jié)果表明該復(fù)合顆?；帕髯円壕哂辛己玫募羟星?yīng)力；同時，發(fā)現(xiàn)該懸浮體系靜置6個月以上仍無明顯沉降現(xiàn)象發(fā)生，具有優(yōu)良的抗沉降穩(wěn)定性。
　　 ⑶從磁流變液的添加劑出發(fā)，考慮了觸變劑、納米尺寸的磁性顆粒對磁流變液初始粘度和剪切屈服應(yīng)力的影響，調(diào)配制備了多組分添加劑復(fù)配磁流變液。其中，添加SiO2的磁流變液由于SiO2所形成的

5、空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對羰基鐵磁性顆粒起到了良好的支撐作用，而且該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在外界磁場力的作用下會立刻失效，因此不會影響磁流變液的磁流變性能；添加納米Fe3O4磁性顆粒的磁流變液由于納米磁性顆粒對羰基鐵磁性顆粒鏈柱的增益作用，取得了較高的剪切屈服應(yīng)力。
　　 ⑷為了達到磁流變液更高剪切屈服應(yīng)力的要求，從磁性顆粒出發(fā)，用Co(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)鹽在堿性條件下的化學(xué)共沉淀法對羰基鐵顆粒進行了表面修飾，得到羰基鐵-CoFe2O4復(fù)合磁性顆粒(CI-