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1、一种刚度、阻尼可控的新智能材料磁流变弹性体/余淼等!103!*一种刚度、阻尼可控的新智能材料磁流变弹性体余淼,严小锐,毛林章(重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室,重庆400044)摘要磁流变弹性体(Magnetorheologicalelastomer)是磁流变材料中新的一员,是由天然或人造橡胶和微米级的可磁化颗粒在外加磁场下固化而成。由于颗粒在橡胶中形成了近似链状结构,因此其流变特性(如刚度、阻尼)可由外加磁场来控制。综述了近年来国内外磁流变弹性体的研究情况,分析了其理论模型和一些力学性能测试方法,并展望了其应用前景。关键词磁流变弹
2、性体智能材料偶极子模型振动控制ANewSmartMaterialwithControllableStiffnessandDampingMagnetorhedogualElastomerYUMiao,YANXiaorui,MAOLinzhang(TheKeyLab.forOptoelectronicTechnologyandSystemsofMinistryofEducation,Dept.ofOptoelectronicEngineering,ChongqingUniversity,Chongqing400044)AbstractMagnetorhe
3、ologicalelastomer(MRE)isanewclassofthemagnetorheologicalmaterials,whichconsistsofnaturalorsyntheticrubberandmicronsizedmagnetizableparticlessolidifiedundertheexternalmagneticfield.Becauseofthechainlikestructureofparticlesintherubber,itsrheologicalproperties(suchasstiffnessanddamping
4、)canbecontrolledbytheappliedmagneticfield.Inthispaper,theresearchadvancesinMREinrecentyearsathomeandabroadarereviewedSometheoreticalmodelsandtestingmethodsofmechanicperformancesareanalyzed.Itspotentialapplicationsarealsoviewed.Keywordsmagnetorheologicalelastomer,smartmaterials,dipol
5、emodel,vibrationcontrol0前言磁流变材料是一类具有流变特性可控的智能材料,在磁场作用下,其流变特性可发生连续、迅速和可逆的变化。目前研究较多的是磁流变液。磁流变液主要由铁磁性颗粒和载液两部分组成。铁磁性颗粒是尺寸在微米级范围内的球形颗粒,该颗粒3密度较高(7~8g/cm),一般选用具有高磁导率的羰基铁软磁磁粉。载液一般优先考虑的是硅油、煤油或合成油。此外,为了克服MRF稳定性差等缺点,还需加入一些添加剂来确保MRF良好的团聚稳定性和沉降稳定性[1~3]。图1颗粒在基体中的结构对比图磁流变弹性体(Magnetorheologicalelas
6、tomer,MRE)是磁流变液的固体模拟,它是由橡胶和可磁化颗粒组成,混合有可磁1国内外的研究现状化颗粒的橡胶在外加磁场作用下固化,使颗粒在基体中形成有序结构(图1(a)和(b)分别为颗粒固化前、后的微观结构)。固磁流变弹性体最早由日本丰田中心研发实验室的T.Shiga化后这种有序结构就根植在基体中,因此其力学、电学、磁学诸等在1995年利用硅树脂与铁粉混合制备出具有磁控性能的磁性能可由外加磁场来控制[4]。由于磁流变弹性体在克服磁流变致粘弹性的凝胶,后来又对硅橡胶为基体的磁流变弹性体性能液沉降、稳定性差等缺点的同时,保留了磁流变材料刚度、阻尼进行了改进,使施加5
7、.89104A/m磁场时,弹性模量增大了可控的性质(表现为其弹性、剪切储能模量与损耗因子等可控),2.4倍[5]。[5~10]因而成为近年来磁流变材料研究的一个热点。Ginder等对磁流变弹性体通过有限元分析方法进行计算,*国家自然科学基金(No60574074)余淼:男,教授,从事磁流变材料相关研究Tel:02365111016Email:yumiao@cqu.edu.cn!104!材料导报2007年7月第21卷第7期结果表明磁流变弹性体在磁饱和时,其剪切模量比零场时增大n!E22123(-2)
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9、U==23325/2(2)约50
