《新型磁流變膠的研製及其力學性能研究》是依託中國科學技術大學，由宣守虎擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：新型磁流變膠的研製及其力學性能研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：宣守虎
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
磁流變材料是由軟磁顆粒和非磁性基體（包括液態的矽油及固態的聚合物等）複合而成，其模量和阻尼等力學性能會隨外加磁場強度變化，從而在工程上有重大套用前途。由於磁流變液穩定性較差，而磁流變彈性體的磁流變效應比較小，因此具有高磁流變效應和高穩定性的新型磁流變膠材料成為一個新的研究重點。.我們已經在國內率先開展了磁流變膠的一些研究。本項目是在已有的預研基礎上，以無溶劑高分子膠作為基體，研製實用的高性能新型磁流變膠，建立這種新型材料的最佳化設計方法，進一步從理論和實驗兩方面研究磁流變膠這種新型智慧型材料在力磁耦合下的力學行為，分析力學性能與內在微觀結構的關係，探索高磁流變效應機理的本質，建立能正確描述其力學行為的力磁耦合非線性模型，為這種新型智慧型材料的發展及其在工程實際中的套用提供理論和實驗依據。
結題摘要
本項目以新型磁流變膠的研製及力學性能最佳化為目標，在材料的製備工藝、性能檢測和機理分析等方面展開了系統研究，經過3年的努力，取得一系列研究成果。首先，通過實驗設計，最佳化反應條件，篩選出合適結構的磁性粒子，利用高分子原位聚合原理，考慮顆粒與基體的親合能力，選取最優製備方案，研製出新型高性能磁流變膠材料。圍繞微結構-力學性能之間的相互關係，系統分析了磁流變膠在磁-力耦合場作用下的材料特性。其中，著重研究了該材料在靜態、動態、振盪剪下/拉伸/壓縮條件下的力學性能與外場的相互關係，給出了切向、法向力學特性及蠕變性能。提出了磁性顆粒場回響結構聚集機理，研究了微觀結構變化對材料磁流變性能的影響，分析了阻抗性能與微觀結構的相互聯繫，給出了一種等效方法來定量地表征磁性顆粒在膠材料中的排布狀態，關聯了磁流變膠的力學性能與導電特性。在修正傳統的磁偶極子模型的基礎上，給出了顆粒與顆粒、顆粒與基體相互作用的力學模型，並建立了適用於磁流變膠材料在顆粒水平上的動力學模擬方法。基於此模型，計算得到了顆粒聚集結構隨時間由初始隨機分布狀態逐漸形成鏈簇結構的過程，給出了磁致應力失穩現象的定性解釋。針對材料的大變形能力，基於修正的賓漢姆模型，描述了材料內部顆粒聚集微結構隨剪下應力波動增大而經歷複雜的磁-力耦合過程，理論和實驗數據得到了很好的統一。為了進一步建立磁流變膠高磁流變效應的理論模型，研究了複雜條件下磁流變體系與磁場相互作用原理。項目執行期間，發表了SCI收錄國際刊物論文28篇，申請中國專利1項。研究成果遠遠超過了申請時的預期。
