磁流变弹性体(MR elastomers)是由高分子聚合物(如橡胶等)和铁颗粒组成,混合有铁颗粒的聚合物在外加磁场作用下固化,使颗粒在基体中形成有序结构。固化后这种有序结构就留在基体中,因此它的弹性模量可以由外加磁场来控制。由于它兼有磁流变材料和弹性体的优点,又克服了磁流变液沉降、稳定性差等缺点,因而近年来成为磁流变材料研究的一个热点。磁流变弹性体虽然兼有磁流变液和弹性体的优点,但是和在磁场作用下剪切强度可以变化一个数量级以上的磁流变液不同,目前的磁流变弹性体,其磁致剪切模量普遍存在可控范围较小的缺点,一般其绝对模量变化小于2MPa,相对模量变化小于50%。这是限制磁流变弹性体工业化应用的瓶颈。
中国科大电磁流变和振动控制实验室在多年电磁流变液研究的基础上,在国内率先和独家开始了磁流变弹性体的研究。主要进展包括以下方面:
建立了用粘塑性体状态和流体状态研制磁流变弹性体的系统,分别用硅橡胶和天然橡胶为基体制备出已达国际领先水平的磁流变弹性体。
建立了一套评估磁流变弹性体力学和机械性能的测试系统。在测量磁流变弹性体的零场和磁致准静态模量方面,建立并初步完善了具备力磁耦合功能的电子拉力机,可以测试磁流变弹性体在不同磁场强度和应变率情况下的准静态模量。对于磁流变弹性体在零场和不同磁场强度下的动态复模量的测量,使用了经过改造的,可以实现力磁耦合的动态测试系统(如下图所示,这是本项目投资建设的系统),能够全面测试磁流变弹性体的磁致动态粘弹性性能,如不同频率加载下的磁致储能模量和损耗因子等。此外,利用传统的橡胶测试手段,对磁流变弹性体的强度、硬度、抗磨耗性、抗疲劳性和回弹性等多项机械性能都建立了相应的测量系统。这一系列测试系统的建立,为磁流变弹性体的性能测试提供了较为全面的评估体系,为磁流变弹性体的性能突破和实用化研究打下了基础。
利用上述磁流变弹性体作为智能刚度单元已初步研制出一种频率可调式动力吸振器,该吸振器较传统的被动吸振器具有更宽的吸振带宽和更好的吸振性能,获得了总装备部的支持,将用于潜艇的身隐身领域。
- 中国科大龚兴龙教授课题组 Adv. Funct. Mater.:磁流变弹性体的力-磁耦合性能优化和仿生结构设计 2024-11-26
- 中国科大龚兴龙团队:反映各向同性软磁流变弹性体动态磁驱动行为的力磁耦合模型 2023-12-27
- “磁流变(弹性体)橡胶空气弹簧的研究及其应用”项目获支持 2009-01-20