磁流变胶阻尼特性的研究开题报告.doc

重庆大学本科学生毕业设计（论文）附件 附件B：开题报告 B PAGE 10 附件B： 毕业设计（论文）开题报告 课题的目的及意义（含国内外的研究现状分析或设计方案比较、选型分析等） 磁流变胶是介于磁流变液和磁流变弹性体之间的一类物质，其具有更加灵活可控的流变特性[1]。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其中而形成[2]。与磁流变液的最大区别是磁流变胶的零场粘度可以通过调整载体基质的组分含量来进行调整，这使得磁流变胶的制备具有很高的灵活性。同时，将聚合物胶体加入到低粘度液体中可以有效抑制粒子沉降[3,4]。此外，在解决沉降问题的同时，磁流变胶保持了磁流变液在外磁场控制下响应快速、表观粘度和剪切模量变化显著等特点。以上分析表明，磁流变胶凭借其良好的性能可在许多应用领域取代磁流变液??比如阻尼器[5,6]、磁流变隔离器[7]、磁流变制动器[8]、振动控制[9]等等）或者应用于一些新的领域。简而言之，磁流变胶的出现，填补了磁流变液[5]和磁流变弹性体[10-12]在磁流变性能方面的沟壑并且为磁流变材料的应用提供了更多的选择。 目前，许多国内外学者对磁流变胶进行了大量研究。磁流变胶的概念最早由日本研究人员Shiga等于1995年提出，他们将磁性颗粒分散到硅树脂基体中，制备得出早期的磁流变胶并对其磁致压缩模量进行了理论分析[13]。日本的Misumata等研究人员采用在聚乙烯醇（PVA）中添加钡铁氧体磁性颗粒的方法制备磁流变胶，并对其磁致压缩模量进行了研究[14]。内华达大学的Wilson等研究人员采用聚氨酯和有机硅高分子凝胶作为基体制备磁流变胶，并通过调节稀释剂浓度以达到控制样品流动性的目的[15]。Fuchs等研究人员采用活塞驱动型流变仪对有机硅高分子磁流变胶和聚氨酯磁流变胶的可调节流动性进行了测试。结果表明，在较宽的剪切速率范围内，有机硅高分子磁流变胶具有高剪切屈服应力以及较低的粘度。而聚氨酯基磁流变胶具有较低的颗粒沉降率。在聚合反应过程中，磁性颗粒和聚合物的加料顺序直接影响了磁流变胶的零场粘度。良好的颗粒分散性有助于提高样品的动态屈服应力[16]。此外，他们还制备了超分子量聚合物基磁流变胶，这种磁流变胶具有粘度可控、稳定性高、颗粒沉降性低等特点。 中国科技大学的龚兴龙、叶兴柱等对磁流变胶的制备、流变性能[17]以及沉降和力学性能进行了研究[18],中国科技大学的魏冰研究了聚氨酯基磁流变胶的力学性能，并与聚氨酯基磁流变弹性体做了对比分析[19],中国科技大学的宣守虎对磁流变胶的制备和力学性能作了一定研究[20]。这些研究为我们进一步研究磁流变胶的一些特殊性能奠定了基础。但是，这些研究主要集中在磁流变胶的流变特性、制备方法、剪切应力与剪切速率以及磁场强度的关系等方面，而较少涉及磁流变胶的阻尼特性。 制造减震器或阻尼器是磁流变胶的主要应用之一。减震器的阻尼大小与减震器的内部结构和减震液的粘度有关，阻尼力越大，振动消除得越快；但过大的阻尼力可能导致减震器连接件的损坏，同时使并联的弹性元件的作用不能充分发挥，从而影响整个系统的减震效果。此外，常用于磁流变胶基体的聚氨酯本身就具有较高的阻尼因子，是很好的阻尼材料。因此，为了提高磁流变胶减震器的性能，使其满足不同应用场合的需求，研究磁流变胶的阻尼特性是非常必要的。 为了对磁流变胶的阻尼特性进行研究，首先需要选定材料制备实验所需的磁流变胶。在本实验中，选用以聚氨酯为基体的磁流变胶进行阻尼特性研究。对聚氨酯基磁流变胶的制备，目前已有一些研究，可用于参考。如Yangguang Xu 等提出如下方法[21]： 首先在三颈圆底烧瓶中混合甲苯异氰酸酯（TDI,2,4≈80%,2,6≈20%,东京化学工业有限公司，日本）和聚丙二醇（PPG-1000,Mn=1000,西格玛奥德里奇（上海）贸易有限公司，中国），并在70℃的温度下持续搅拌2小时进行人工合成。接着，混合物被冷却至40℃，与此同时，将二丙二醇（西格玛奥德里奇（上海）贸易有限公司，中国）加入混合物中。20分钟以后，混合物被倒入烧杯中。将1-甲基-2-吡咯烷酮（非极性溶剂，压强：0.99mmHg(40℃)，国药集团化学试剂有限公司，中国）和70 wt%基体重量比的羰基铁粉（CN型，由德国巴斯夫公司提供，平均直径6μm）分别加入烧杯中。在猛烈搅拌30分钟后，这些烧杯被放入40℃的恒温箱中静置12小时。最终，制备成被溶剂膨胀的含有70wt%羰基铁粉的磁流变胶。该过程用流程图表示如下： 接着，为了总结出温度、基体、添加剂、频率和铁粉含量等对于磁流变胶阻尼特性的影响，还将使用以上基本方法，根据控制变量法的原则制备不同的磁流变胶样品，并在动态热机