石墨烯包覆鐵磁顆?；帕髯儨p震材料研制與力學(xué)性能研究.pdf

1、磁流變液是由微米或納米級(jí)鐵磁顆粒均勻分散于載液中形成的固/液兩相懸浮液，其組成部分包括鐵磁顆粒、載液以及添加劑這三大類。在無(wú)外加磁場(chǎng)作用時(shí)，表現(xiàn)為具有一定流動(dòng)性的液體狀態(tài)，一旦施加磁場(chǎng)即可在毫秒級(jí)的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榘牍腆w狀態(tài)并具備一定的剪切屈服強(qiáng)度。磁流變液不僅具有這種特殊的磁流變效應(yīng)，還具備使用溫度范圍廣、安全可靠、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，以磁流變液為主要材料制成的磁流變裝置形式多樣如阻尼器、制動(dòng)器、離合器及液壓閥等等。但隨著研究的不斷深

2、入，磁流變液材料的一些問(wèn)題如沉降穩(wěn)定性差、可調(diào)范圍不夠大以及在理論方面缺乏能夠精確描述磁流變液微觀力學(xué)狀態(tài)的力學(xué)模型等逐漸暴露出來(lái)，這一系列問(wèn)題都嚴(yán)重阻礙了其在實(shí)際中的廣泛應(yīng)用。
　　本文從研究磁流變液的各個(gè)組成部分入手，探究了納米級(jí)Fe3O4顆粒基磁流變液的制備方法與可行性，并利用控制變量法研究了新型輕質(zhì)鐵磁顆?！趸┌茶F磁顆粒的制備以及微米級(jí)磁流變液各組分用量的選擇等等，配制了一批磁流變液樣品并進(jìn)行了主要的性能測(cè)試，依

3、據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)各系列樣品進(jìn)行比較和篩選，最終得到性能優(yōu)良的磁流變液樣品。理論方面，建立了磁流變液剪切屈服應(yīng)力的修正耦合場(chǎng)力學(xué)模型，并將計(jì)算得到的理論值與試驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比以驗(yàn)證該力學(xué)模型的正確性。主要的工作內(nèi)容總結(jié)如下:
　　1)利用油酸包裹的納米Fe3O4顆粒制備納米級(jí)磁流變液并探究其性能和可行性，結(jié)果表明制備得到的納米級(jí)磁流變液樣品沉降穩(wěn)定性不夠理想，性能有待進(jìn)一步改善。
　　2)制備了以氧化石墨烯為包覆材料的輕質(zhì)復(fù)合鐵磁顆粒

4、，并通過(guò)觀察SEM照片及磁流變液樣品的沉降穩(wěn)定性能不斷優(yōu)化制備方案。同時(shí)對(duì)表面活性劑改性鐵磁顆粒的試驗(yàn)條件即超聲強(qiáng)度進(jìn)行優(yōu)化，使得包覆效果得以提高。
　　3)本試驗(yàn)采用控制變量法配制各組分含量不同的磁流變液樣品，分別為A-F六個(gè)系列，通過(guò)進(jìn)行穩(wěn)定性、粘度以及剪切屈服應(yīng)力測(cè)試研究了兩種復(fù)合鐵磁顆粒的用量比例、鐵磁顆粒的總體積分?jǐn)?shù)、液體石蠟用量等對(duì)磁流變液性能的影響。此外，還對(duì)比了碳納米管和氧化石墨烯分別作為包覆材料對(duì)磁流變液的沉降穩(wěn)

5、定性及粘度的影響，結(jié)果表明:對(duì)于磁流變液的沉降穩(wěn)定性，氧化石墨烯的改善效果要略微小于碳納米管;但對(duì)于磁流變液的粘度與可調(diào)性，氧化石墨烯的改善效果要顯著優(yōu)于碳納米管。
　　4)基于磁荷法和耦合場(chǎng)理論，建立了磁流變液剪切屈服應(yīng)力的修正耦合場(chǎng)力學(xué)模型，并將計(jì)算得到的理論值與試驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比以驗(yàn)證該力學(xué)模型的正確性。
　　本文的創(chuàng)新之處在于:
　　1)制備了輕質(zhì)復(fù)合鐵磁顆?！趸┌茶F磁顆粒，并與表面活性劑改性鐵磁顆?；旌?/p>