隨著復(fù)合材料的不斷發(fā)展,對(duì)外界條件積極響應(yīng)、變化可逆以及響應(yīng)迅速的智能復(fù)合材料已經(jīng)成為了研究的熱點(diǎn)。磁流變彈性體作為一種新型的智能復(fù)合材料,通過(guò)將磁性顆粒摻雜到高分子聚合物中,不僅保存了原有聚合物材料的特性,并且整體改善了復(fù)合材料的機(jī)械及光學(xué)等相關(guān)性能。通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研我們發(fā)現(xiàn)近些年來(lái)磁流變彈性體主要集中于宏觀大尺寸的研究,對(duì)于厚度為微米級(jí)的磁流變彈性體薄膜研究較少。在本文中,我們將制備出具有磁響應(yīng)的納米復(fù)合薄膜。在第一部分中,我們將粒徑為50nm的Fe納米顆粒與PDMS均勻混合,旋涂固化制備出各向同性、鏈狀各向異性的PDMS-Fe納米復(fù)合薄膜。同時(shí)將粒徑為20nm的Fe₃O₄納米顆粒摻雜到PDMS中制備出各向同性、鏈狀各向異性的PDMS-Fe₃O₄磁性薄膜。接下來(lái)我們分析了磁致應(yīng)力的測(cè)量原理并設(shè)計(jì)和評(píng)估了磁場(chǎng)施加裝置,通過(guò)施加磁場(chǎng)研究這些納米復(fù)合薄膜在不同磁性納米顆粒含量下應(yīng)力變化。在第二部分中,通過(guò)實(shí)驗(yàn)部分對(duì)磁性納米復(fù)合薄膜的微觀形貌的觀測(cè),我們將薄膜的磁致應(yīng)力變化趨勢(shì)的原因分為2個(gè)階段。第一階段下... 

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納米復(fù)合

第一章緒論3改性上具有非常廣闊的前景。圖1-1納米復(fù)合粉體的SEM圖在光學(xué)領(lǐng)域，人們?cè)谘芯窟^(guò)程中發(fā)現(xiàn)，為了避免分散相顆粒由于尺寸較大帶來(lái)的光散射現(xiàn)象，通過(guò)降低降低顆粒的徑粒，這樣制的的納米光學(xué)復(fù)合材料的光散射現(xiàn)象會(huì)得到極大的改善，同時(shí)材料本身的光學(xué)性質(zhì)也會(huì)發(fā)生改變。圖1-2隨著顆粒粒徑的減小，復(fù)合材料的透過(guò)率隨之增加利用這些特性，Caseri等人用原位法將H2S的水溶液、聚氧乙烯、明膠和醋酸鉛的水溶液反應(yīng)制備了具有高折射率的PbS納米聚合物復(fù)合材料，其折射率在1.5-3.9之間可以調(diào)整。比起原無(wú)機(jī)半導(dǎo)體在紫外光下的折射率為4左右，明顯改變了很多[23]；Chau[24]等人通過(guò)溶膠-凝膠合成方法制備乙酸改性的TiO2納米顆粒將其直接摻入聚合物基質(zhì)中以形成透明的高折射率納米復(fù)合薄膜。在電磁領(lǐng)域方面，Kashi等人通過(guò)混合器將原材料混合，最后壓縮成型制備出了可降解的聚丙交酯(PLA)/石墨烯納米片(GNP)納米復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)將GNP嵌入PLA后，增加了材料的介電常數(shù)和電導(dǎo)率，同時(shí)對(duì)于波的吸收也隨之增加[25]；

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文6圖1-4MRE樣品在磁場(chǎng)下電流變化由于材料的厚度以及波的吸收對(duì)光的傳播有著極大的影響，MRE在光學(xué)性能這塊的研究幾乎沒(méi)有開(kāi)始。由于PDMS具有極好的光學(xué)透過(guò)率、低彈性模量以及穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)，我們團(tuán)隊(duì)將磁性納米顆粒與PDMS均勻混合，通過(guò)旋涂的方法制備出厚度僅由10μm，透過(guò)率較高并且受到磁場(chǎng)控制的MRE復(fù)合薄膜，并且研究了磁場(chǎng)下薄膜透過(guò)率的變化情況，發(fā)現(xiàn)Fe3O4對(duì)紫外光的吸收最小，并且該磁性復(fù)合薄膜對(duì)磁場(chǎng)的響應(yīng)良好[37]。在過(guò)去的幾十年中，MRE因其在工程應(yīng)用中的巨大潛力而受到了廣泛的關(guān)注。因?yàn)樗鼈兪荕RF的固體替代物，所以MRE在暴露于磁場(chǎng)時(shí)會(huì)表現(xiàn)出獨(dú)特的取決于場(chǎng)的材料性能，并且它們克服了磁流變流體（例如磁流體）所面臨的主要問(wèn)題。鐵顆粒的沉積，密封問(wèn)題和環(huán)境污染。這些優(yōu)點(diǎn)為設(shè)計(jì)用于各種工程領(lǐng)域的智能設(shè)備提供了巨大的潛力，近些年來(lái)主要集中在振動(dòng)控制領(lǐng)域、傳感器以及驅(qū)動(dòng)器等方面。傳統(tǒng)的被動(dòng)振動(dòng)控制器件一旦生產(chǎn)出來(lái)，它的阻尼以及剛度等特性都是固定不變的，因此只能應(yīng)用在固定的頻率范圍內(nèi)，當(dāng)工作的振動(dòng)頻率超過(guò)材料的承受范圍，會(huì)導(dǎo)致減振效果明顯下降。半主動(dòng)控制器件可以通過(guò)施加外界條件改變其工作區(qū)間。Sinko等人設(shè)計(jì)出基于MRE的自適應(yīng)調(diào)諧隔振器，隔離器的剛度可以通過(guò)改變外加磁場(chǎng)加以改變，隔振器由于其力學(xué)參數(shù)可控，對(duì)隨機(jī)激勵(lì)、正弦激勵(lì)和地震激勵(lì)等都具有較好的隔振效果[38]；Wei等人基于MRE設(shè)計(jì)出隔振器[39]，該隔振器的結(jié)構(gòu)如圖1-5所示，MRE隔振器由MRE、活動(dòng)頂部充磁器、底部充磁器和圓柱體組成。將薄的銅帶纏繞在頂部和底部移動(dòng)的磁化器周圍形成激勵(lì)線圈。當(dāng)線圈與電源連接時(shí)，線圈電流通過(guò)MRE元件產(chǎn)生磁場(chǎng)從而改變MRE元件上的磁通量。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)振動(dòng)吸收效?


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