[发明专利]一种磁流变弹性体及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种磁流变弹性体及其制备方法和应用。磁流变弹性体，按重量分数计，包括如下组分：聚氨酯预聚体30～70份，磁性粒子30～60份，磨粒2～20份，发泡剂2～5份，增塑剂3～6份，扩链交联剂1～6份，催化剂0.03～0.07份，其中，磁性粒子为羰基铁粉和/或四氧化三铁。本发明以磁性粒子作为载体，在预结构化过程中的定向磁场作用下，形成与磁场线方向一致的磁链串将磨料、发泡剂等物质夹持在磁链串内，硫化后最终形成磁性粒子、磨粒和气孔定向排布且能够发生固相芬顿反应的磁流变弹性体，可运用于硬脆光电材料研磨、抛光加工，有效的提高了加工效率，能够实现粗精抛光同步实现，获得高质量的加工表面。

技术领域

本发明涉及超精密抛光技术领域，更具体地，涉及一种磁流变弹性体及其制备方法和应用。

背景技术

硬脆光电材料SiC基器件的使用性能和制造成本是制约微电子、光电子等产业发展的重要因素，而器件的使用性能与SiC单晶基片表面加工质量密切相关，因此，如何保证被加工基片表面实现超光滑、无缺陷、无损伤的高质量加工表面是一个重要的课题。

目前，化学机械抛光(chemical mechanical polishing，CMP)是目前实现硬脆材料超精密加工的一种有效且常用的方法，一般也是硬脆光电材料加工的最后一道工艺，是保证被加工基片表面实现超光滑、无缺陷、无损伤的关键。化学机械抛光是利用与被加工基片相匹配的抛光液在基片表层发生快速化学作用，形成一层相对于基体硬度较软、强度较低、结合力较弱的表面软化层；然后通过磁流变弹性体抛光垫上的磨料与工件之间的相对运动，对工件表面进行去除。其中工件表面化学反应形成的软化层可以极大的降低抛光作用力，从而获得高质量的加工表面。

磁流变弹性体是将微米级和纳米级的磁性颗粒加入到高分子材料中制备而成的可控智能材料，磁流变弹性体作为一种新型智能材料，与普通磁流变液相比，磁流变弹性体不但具有可控性、可逆性、响应速度高等技术特征，还具有稳定性好等独特的特点，磁流变弹性体的弹性模量可随外加磁场强度变化，因此磁流变弹性体的刚度会发生改变，基于此特点，磁流变弹性体可以运用到研磨抛光技术领域中。

现有技术CN111906683公开了一种利用磁流变弹性体复合研抛的方法，其公开了一种由金刚石磨粒、铁磁颗粒和硅橡胶混合固化成型的附带有磨料的研抛盘，当工件经过研抛盘的不同区域时，根据磨料在不同刚度状态下与研抛盘的固结程度不同，实现研抛盘对工件的研磨和抛光加工。然而该复合研抛方法会使得硬脆光电材料的表面存在一定深度的亚表面损伤，而且该方法不适用于硬脆光电材料超高精密加工。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有利用磁流变弹性体对硬脆光电材料的抛光容易使得材料表面造成亚表面损伤，无法实现材料表面的超精密研磨和抛光的缺陷和不足，提供一种磁流变弹性体，本发明磁流变弹性体通过发泡剂形成气孔，能够通过气孔储存抛光液并运输抛光后的磨屑和脱落的磨料和磁性粒子，从而调节硬脆光电材料的表面去除率，也不会对材料表面造成亚损伤，从而实现材料表面的超精密研磨和抛光。

本发明的再一目的在于提供一种磁流变弹性体的制备方法。

本发明的又一目的在于提供一种磁流变弹性体在硬脆光电材料的研磨、抛光中的应用。

本发明的另一目的在于提供一种硬脆光电材料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种硬脆光电材料。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种磁流变弹性体，按重量分数计，包括如下组分：

其中，磁性粒子为羰基铁粉和/或四氧化三铁。