PDF《新型磁流变胶的流变性能》

新型磁流变胶的流变性能 叶兴柱1 , 龚兴龙1 , 江万权2 , 严长青2 (中国科学技术大学 1.

近代力学系 ,中国科学院材料力学行为与设计重点实验室 ;

2. 化学系 ,安徽合肥 230027) 摘要:研制了一种新型的磁流变胶 ,通过稳态和动态剪切试验对其流变性能进行了测试.结 果表明 :在较大磁场作用下磁流变胶的剪切应力对剪切率的依赖性很小 ,并具有较大的剪切应力 ;

其线性粘弹性区域随着外加磁场的增大而变宽 ;

其储能模量 G ′ 在外加磁场作用下可以达到 7.

98 MPa ( H = 102.

8 kA ・ m-

1 ) ,并且与磁流变液一样在外加磁场作用下其 G ′ 曲线也出现了三个明显 的变化区域. 关键词 : 磁流变胶 ;

粘弹性 ;

剪切应力 ;

储能模量 中图分类号 : TQ138.

1 文献标识码 : A 文章编号 :

100023738 (2008)

0720021203 Rheological Properties of Magnetorheological Gel YE Xing2zhu, GONG Xing2long , JIANG Wan2quan ,YAN Chang2qing (University of Science and Technology of China , Hefei

230027 , China) Abstract : A new type of magnetorheological gel ( MRG) was prepared and its rheological properties were examined. The results showed that shear stress of the MRG was insensitive to shear rate when the applied magnetic field strength was large and its linear viscoelastic range was enlarged by the increase of applied magnetic field strength. Its storage modulus reached 7.

98 MPa when the applied magnetic field was H = 102.

8 kA ・m -

1 . J ust like magnetorheological fluids , three characteristic regions were observed in MRG. Key words : magnetorheological gel ;

viscoelasticity ;

shear stress ;

storage modulus

0 引言磁流变液是将微米尺寸的磁极化颗粒分散于非 磁性液体(矿物油、 硅油等) 中形成的悬浮体系.在 零磁场情况下 ,磁流变液流动性能良好 ,其表观粘度 很小 ;

在外加强磁场作用下表观粘度可在短时间(毫 秒级) 内增加两个数量级以上 ,并呈现类固体特性 ;

而且这种变化是连续的、 可逆的 ,即去掉磁场后又恢 复到原来的状态.近年来随着对机电一体化的需求 和材料制备技术的提高 ,磁流变液的研究得到迅速 发展 ,成为当前智能材料研究领域的一个重要分 支[1 ] .但目前磁流变液本身的沉降问题以及磁流变 器件的密封问题仍然没有得到很好的解决.因此一 种新 型的、 无沉降磁流变材料―――磁流变胶收稿日期 :2007208230 ;

修订日期 :2008202225 基金项目 :国家自然科学基金资助项目(10672154) ;

中国科学院 百 人计划 资助项目 作者简介 :叶兴柱(1981 - ) ,男 ,浙江宁波人 ,硕士研究生. 导师 :龚兴龙教授 (magnetorheological gel) 应运而生[2 -

5 ] . 磁流变胶是以溶胶作为连续相的母液 ,将微米 级的磁性颗粒均匀地分散到其中而形成.Shiga[6 ] 等对磁性颗粒在硅树脂胶中的磁流变性能进行了分 析;

Mitsumata[7 ,8 ] 对添加了胶体的磁流变液的磁致 压缩模量进行了研究 ;

Rankin[9 ] 等对磁性颗粒在粘 塑性基体中的磁流变行为进行了研究 ;

Lopez[10 ,11 ] 等对添加了硅胶的磁流变液稳定性和流变性能进行 了研究 ;

Fuchs[2 -

5 ] 等则对硅树脂胶和聚亚胺酯基体 的磁流变胶进行了较为全面的研究[2 -

4 ] ,同时还对 超分子聚合体基体进行了研究[5] .磁流变胶不仅解 决了沉降问题 ,而且保持了磁流变液的一些主要优 点 ,比如在外磁场作用下具有快速响应、 表观粘度和 剪切模量可以发生显著的变化等特点.但是目前的 磁流变胶还存在一些问题 ,如沉降稳定性还不是非 常理想 ,同时制备成本也比较高.为解决制备成本 高的问题 ,作者制备了以明胶作为基体的磁流变胶 , 并对其在磁场作用下的主要流变性能进行了测试 , 并对其磁控流变性能进行了分析. ・