PDF《新型磁流变胶的流变性能》

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1 时剪切应力与外加磁场强度的关系 Fig.

2 Shear stress as a function of magnetic field strength atγ=

10 s -

1 图3不同磁场强度下的流变曲线 Fig.

3 The flow curves of MRG with different magnetic field strength 2.

2 磁流变胶的动态粘弹性能 2. 2.

1 线性粘弹性区域临界应变γ L 与外加磁场 H 的关系 由图

4 可见 ,在H=1.

72 kA ・m-

1 时γL=・22・叶兴柱 ,等 :新型磁流变胶的流变性能

0102 %;

在H=57.

1 kA ・ m-

1 时γ L = 0.

15 %;

在H=102.

8 kA ・m-

1 时γ L = 0.

2 %;

当H=148.

2 kA ・ m-

1 时 ,储能模量 G ′ 的线性段明显增加 ,γ L =

013 % , γ L 比低磁场作用下增大了

14 倍 ,同时储能模量 G ′ 也 明显增大.试验表明 :磁流变胶的临界应变γ L 可以 受外加磁场控制 ,随着外加磁场强度 H 增大 ,临界应 变γ L 也随之增大 ,线性粘弹性区域明显拓宽 ,同时储 能模量 G ′ 也明显增大.在实际应用中如果粘弹性材 料工作于线性粘弹性段内 ,可以容易控制材料的工作 状态 ,因此应该尽量拓宽粘弹性材料的线性粘弹性 段 ,这样有利于在工程应用中减少材料的非线性. 图4不同磁场强度下的应变扫描曲线 Fig.

4 Strain sweep curves with different magnetic field strength 2. 2.

2 动态模量与外加磁场的关系 由图

5 可见 ,在外加磁场作用下磁流变胶的储 能模量 G ′ 从0.

05 MPa 增长到 7.

98 MPa ,损耗模量 在磁场强度为 18.

9 kA ・m-

1 时出现峰值 1.

29 MPa ,损耗因子 tanδ在磁场强度为

7 kA ・ m -

1 时达 到最大值 0.

62 ,在磁场强度为 102.

8 kA ・m-

1 时值 仅为 0. 03.从储能模量与损耗因子曲线中可以看 出随着外加磁场的增大 ,磁流变胶和磁流变液[12 ] 一 样也可以分为三个变化区域 ,即 :在小磁场作用下 ( H <

7 kA ・ m-

1 ) ,颗粒开始移动形成链状结构 ,材 料的储能模量变化并不明显 ,但是损耗因子一直增 大 ;

随着磁场强度的增大 ,部分颗粒形成链柱结构 , 材料的储能模量开始快速增大 ,损耗模量开始下降 ;

随着磁场强度的继续增大 ,材料内颗粒形成稳定的 链柱结构 ,储能模量也不再随着磁场强度的增长而 增长 ,达到一个稳定值 ,此时的磁流变胶已经成为了 类固体 ,损耗因子也降到了最小值.

3 结论(1) 研制的磁流变胶的剪切应力在较大磁场作 用下时 ,对剪切率的依赖性很小 ,并具有较大的剪切 应力 ;

当磁场强度为 102.

8 kA ・m-

1 时 ,其剪切应 力可达到 87.

6 kPa . 图5应变为 0.

01 % 时模量、 损耗因子与外加磁场强度的关系 Fig.

5 The dependence of modulus , loss tangent on applied magnetic field strength at γ

0 = 0.

01 % (2) 磁流变胶线性粘弹性区域的临界剪应变 受外加磁场影响 ,外加磁场强度越大 ,其线性粘弹性 区域越宽 ,当外加磁场强度为 148.

2 kA ・m-

1 时,γL=0.

3 %. (3) 在线性粘弹性区域内磁流变胶的储能模量 G ′ 在外加磁场作用下变化明显 ,最大达到 7.

98 MPa ( H = 102.

8 kA ・m -

1 ) ,出现了类似磁流变液的三 个变化区域. 参考文献 : [1] 王建晓 ,孟光. 磁流变液研究进展[J ]. 航空学报 ,2002 ,23 :6 - 11. [2] Fuchs A , Xin M , Gordaninejad F , et al . Development and characterization of hydrocarbon polyurethane and silicone mag2 netorheological polymeric gels[J ]. Journal of Applied Polymer Science ,2004 ,92 :1176 - 1182. [3] Wilson M , Fuchs A , Gordaninejad F. Development and char2 acterization of magnetorheological polymer gels[J ]. Journal of Applied Polymer Science ,2002 ,84 :2733 - 2742. [4] Fuchs A , Hu B , Gordaninejad F ,et al . Synthesis and charac2 terization of magnetorheological polyimide gels[J ]. Journal of Applied Polymer Science ,2005 ,98 :2402 - 2413. [5] Fuchs A , Hu B , Gordaninejad F ,et al . Supramolecular mag2 netorheological polymer gels[J ]. Journal of Applied Polymer Science ,2006 ,100 :2464 - 2479. [6] Tohru Shiga , Akane Okada , Toshio Kurauchi. Magnetrovis2 coelastic behavior of composite gels [ J ]. Journal of Applied Polymer Science ,1995 ,58 :787 - 792. [7] Mitsumata T , Ikeda K , Gong J P ,et al . Magnetism and com2 pressive modulus of magnetic fluid containing gels[J ]. Journal of Applied Physics ,1999 ,85 :8451 - 8455. [8] Mitsumata T , Furukawa K , J uliac E ,et al . Compressive mod2 ulus of ferrite containing polymer gels[J ]. International Jour2 nal of Modern Physics B ,2002 ,16 :2419 - 2425. [9] Rankin P J , Horvath A T , Klingenberg D J . Magnetorheolo2 gy in viscoplastic media[J ]. Rheological Acta ,1999 ,38 :471 - 477. (下转第