[发明专利]一种由薄壁空心球和磁敏弹性体组成的智能材料

摘要

本发明提供一种由薄壁空心球和磁敏弹性体组成的智能材料，它包括磁性颗粒、薄壁空心球和聚合物基体；该磁性颗粒和薄壁空心球均匀排列于聚合物基体的内部，磁性颗粒环绕在薄壁空心球的周围；将薄壁空心球按照一定排布形式，放置于带有定位圆孔或定位槽的模具内，向模具内浇铸含可被磁化的磁性颗粒和聚合物基体材料组成的混合液，或者是向模具内挤入含磁性颗粒和聚合物基体材料组成的混合熔体，模具在强磁场环境下固化，以保证其中的磁性颗粒按磁场方向也呈链状排列；本发明是一种重量轻、力学性能好、刚度和阻尼可控、吸能量大的新型智能材料，具有非常广阔的应用前景。

主权项

1.一种由薄壁空心球和磁敏弹性体组成的智能材料，其特征在于：该智能材料包括磁性颗粒、薄壁空心球和聚合物基体；该磁性颗粒和薄壁空心球均匀排列于聚合物基体的内部，磁性颗粒环绕在薄壁空心球的周围；将薄壁空心球按照一预定排布形式，放置于带有定位圆孔及定位槽的模具内，向模具内浇铸含能被磁化的磁性颗粒和聚合物基体材料组成的混合液，及向模具内挤入含磁性颗粒和聚合物基体材料组成的混合熔体，模具在强磁场环境下固化，以保证其中的磁性颗粒按磁场方向也呈链状排列；所述磁性颗粒为纳米级到微米级，初始没有磁性，在强磁场环境下被磁化而具备磁性；该磁性颗粒的材料为钴粉、镍粉、羟基铁粉、钕铁硼粉、铁系合金粉、铝镍合金粉和复合氧化铁纳米颗粒中的一种，用于调整磁敏弹性体的刚度和阻尼；所述薄壁空心球为金属材料，优选钢铁材料，也能使用其他容易在强磁场条件下产生磁性的金属材料；该薄壁空心球的直径和壁厚根据需要设定；薄壁空心球的制备工艺采用激光选区烧结即SLM、激光熔融沉积即LDMD、雾化法、金属流化床法、滚粉烧结法、粉末冶金法诸方法中的一种，也能制作成两个半球后连接而成为一个薄壁空心球，主要用于改善整体材料的强度和抗冲击性能，而且在大能量冲击中能够通过该空心球的变形吸收更多的能量，同时提高智能材料的刚度可调范围，此外还能增加材料的孔隙率，降低整体的密度；所述聚合物基体包括聚合物和添加剂，为硅橡胶、天然橡胶、丁腈橡胶等超弹性材料，也能为聚氨酯、尼龙6、尼龙66、聚丙烯热塑性工程塑料；成型方法为灌注成型、模压成型、注射成型、传递法成型、缠贴法成型和3D打印成型，在减振降噪工况中优选橡胶类基体材料，在碰撞吸能工况中优选热塑性工程塑料基体材料。