[发明专利]一种磁流变复合体的快速成形方法

说明书

本发明提供了一种磁流变复合体的快速成形方法，将I型磁流变弹性材料及II型磁流变弹性材料、I型磁流变弹性材料及磁流变粘塑性材料以任意所需形态组合在一起，制备出物理性质非均匀的磁流变复合体。实现了不同物态、力学性能磁流变材料的混合3D打印，可以进行灵活的数字化结构设计，固态磁流变弹性材料成形与半固态磁流变粘塑性材料的封装可以一次完成。借助于不同类型的磁流变材料在外部磁场下力学性能不同响应特性，可满足不同位置需要不同力学性能磁流变材料的复杂使用工况要求。利用本发明的方法制备的复合体可以用作减震、阻尼元件或板材成形用软模等多种功能元件和结构元件，性能良好；同时，本发明的方法周期短、流程简单、成本低。

技术领域

本发明属于复合材料成形技术领域，特别涉及一种磁流变复合体的快速成形方法。

背景技术

目前，磁流变液作为一种智能材料因其独特的磁流变效应、良好的流变性能，被认为是材料科学领域最具有发展潜力的新型智能材料。目前，磁流变液在阻尼器、减振器、磁流变抛光和磁流变密封等方面得到了广泛的应用。磁流变效应指在流体中加入一种导磁的、非溶性介质，在外部磁场的作用下，流体的流变性质发生突变，迅速固化而失去流动性，固化过程瞬变可逆。

为了对磁流变材料的用途进一步开发研究，需要磁流变材料在不同位置表现出力学性能的差异。为此，可以在磁流变弹性材料中封装粘塑性材料或磁性颗粒含量不同于基体的磁流变弹性材料形成非均质的磁流变复合体。磁流变复合体是一种将磁流变粘塑性材料或磁性颗粒含量不同于基体的磁流变弹性材料以所需形态分布于磁流变弹性材料中得到的具有复合结构的磁流变体。磁流变粘塑性材料为半固态，其刚度较小，流动能力强，且在外加磁场下刚度变化幅度大，即相对磁流变效应强；而磁流变弹性材料为固态，其刚度较大，产生的单位压力更大，但在外加磁场下其刚度变化幅度小，即相对磁流变效应弱。因此，使用不同区域具有不同类型磁流变材料的非均质磁流变复合体可以实现减震、阻尼元件刚度的区域选择性控制，是实现局部精细化压力控制的一种有效技术手段。例如，该复合体用作板材成形软模时，可以在复杂形状板材零件各个区域产生不同的单位压力，使得板材不同区域具有不同的充填程度，是提高复杂形状板材成形的一个极具潜力的技术手段。

传统磁流变材料为均质材料，使用多组分原料混合、充分搅拌(橡胶材料还需固化)后即可制得。但传统制造方法难以满足非均质、多种材料复合磁流变体的制造需求，也难以制造异型磁流变体。

一种潜在的非均质磁流变复合体的制备过程为：使用模具成形一个基体，基体内具有腔体；在腔体内填充磁流变粘塑性材料或者磁流变弹性材料，并使用磁流变弹性材料进行封装。但是利用上述的方法制备非均质磁流变复合体，其耗时长、效率低，且模具成形与封装无法一次完成，非均质磁流变复合体中可能出现缝隙，造成制备的非均质磁流变复合体性能较差；而且，封装在磁流变复合体中的磁流变粘塑性材料或者磁流变弹性材料的位置不确定，对于需要制造出多种形状模具的情况，这是非常不经济的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁流变复合体的快速成形方法，用于解决按照常规方式制造得到的非均质磁流变复合体性能差的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种磁流变复合体的快速成形方法，步骤如下：

通过3D打印的方式沉积I型磁流变弹性材料形成具有至少一个腔体的软模基体；

通过加压注射方法在所述腔体中沉积磁流变粘塑性材料或者通过3D打印的方式在所述腔体中沉积II型磁流变弹性材料；

通过3D打印的方式，用I型磁流变弹性材料封装所述磁流变粘塑性材料或者II型磁流变弹性材料以形成磁流变复合体。