[发明专利]一种由多孔磁流变弹性体和磁流变液组成的新型智能材料

说明书

本发明提供一种由多孔磁流变弹性体和磁流变液组成的新型智能材料，它包括非磁性聚合物基体、磁流变弹性体中磁性颗粒、气泡孔、通道、非磁性液体、非磁性液体中磁性颗粒。磁流变弹性体中磁性颗粒和气泡孔随机或以链状规则分布于非磁性聚合物基体的内部，多个气泡孔之间通过通道连接，非磁性液体位于气泡孔和通道的内部，非磁性液体中磁性颗粒分布于非磁性液体内部。随机分布的气泡孔通过物理发泡或化学发泡方法产生，链状规则分布的气泡孔通过模具成型或增材制造(3D)成型。本发明制造的智能材料减振吸能性能好，刚度和阻尼调节范围大，可控性好，可设计性强，性能稳定，抗沉降，具有非常广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种刚度和阻尼可调的智能材料，尤其涉及一种由多孔磁流变弹性体和磁流变液组成的新型智能材料，属于智能材料及结构技术领域。

背景技术

随着科技的发展，工程领域对于智能材料的需求越来越广泛，磁流变材料、形状记忆材料、压电材料、智能光纤、自组装材料等智能材料发展迅速。其中，磁流变材料主要包括磁流变液材料(Magnetorheological Fluid,MRF)和磁流变弹性体材料(Magnetorheological Elastomers,MRE)，MRF材料为液体材料，MRE材料为固体材料。但是，这两种材料都存在一些问题，影响其在工程领域中的应用。磁流变液材料存在易沉降、易泄漏、需要严格密封、成本高等问题，尤其是磁流变液在长期使用过程中出现的颗粒沉降和性能退化问题，已经成为难以解决的瓶颈问题。磁流变液材料存在强度低、密度大、刚度和阻尼可调范围小、抗冲击性差等问题。因此，需要开发一种刚度阻尼可调范围大、抗沉降、响应迅速、不需严格密封的新型磁流变智能材料，这种新型的智能材料可以应用于航空航天、车辆、船舶、土木等多个领域的减振降噪和冲击吸能结构中，前景非常广阔。

发明内容

1、发明目的：

本发明为了解决上述背景技术中的问题，基于毛细管力作用原理，综合磁流变弹性体材料和磁流变液材料的优点，克服他们各自的缺点，提供一种结构简单、变形能力强的多孔磁流变弹性体-磁流变液混合智能材料，提高磁流变材料的主动控制特性和减振吸能性能。

2、技术方案：

本发明一种由多孔磁流变弹性体和磁流变液组成的新型智能材料，见附图1，该材料制备方法和技术方案如下：

步骤一、按照一定质量比例称取非磁性聚合物基体的基体(A组份)和固化剂(B组份)、磁流变弹性体中磁性颗粒、发泡剂、添加剂等材料，将基体(A组份)、磁流变弹性体中磁性颗粒和硅油等分散添加剂放入容器中搅拌均匀，可以使用超声波振动搅拌机或机械搅拌器等设备辅助分散，然后加入固化剂(B组份)和发泡剂，再次搅拌均匀，形成液态的预反应材料；

步骤二、将混合均匀的液态预反应材料导入已经清洁完毕并涂抹脱模剂的模具中，模具的形状可以为长方体、圆柱体等任意形状，根据应用场所设定形状和尺寸，模具材料选用具有高导磁率的金属材料，模具合模后置于强电磁场发生器的环境中，进行室温放置预固化，同时完成磁流变弹性体中磁性颗粒的磁化和取向化，然后将模具移入具有加热功能的真空干燥箱中，完成发泡和固化成型；

步骤三、固化完成后脱模，使用水刀设备对固化后多孔磁流变弹性体进行分块切割和通道加工，通道的直径不超过气泡孔的半径；

步骤四、将加工好的多孔磁流变弹性体放入带有真空泵和进胶管的真空罐或真空袋中，关闭进胶管，抽取真空，然后将进胶管插入由非磁性液体和非磁性液体中磁性颗粒组成的磁流变液中，通过真空泵将磁流变液吸入真空罐或真空袋内，借助真空的吸力和气泡孔和通道的毛细管力作用，使磁流变液进入多孔磁流变弹性体中的气泡孔和通道；

步骤五、使用快速固化聚合物或塑料薄膜对制得的多孔磁流变弹性体和磁流变液混合材料表面进行封装。

当制造规则有序多孔的磁流变弹性体和磁流变液混合智能材料时，见附图2，则具体制备方法和技术方案变为：