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摘要
剪切变硬胶(shear stiffening gel)是一种新型智能材料,由于其在外界应力刺激下模量可以迅速增大,表现出优良的剪切变硬效应,所以在人体防护和阻尼隔振等领域具有重要的应用前景。本文将软磁性羰基铁粒子(CI)引入到剪切变硬胶体中,成功制备出多功能磁流变剪切变硬胶复合材料(MSC),通过流变测试系统分析了该复合材料的"磁力"耦合效应。研究表明,MSC具有优良的剪切变硬效应(S-ST effect),其储能模量随着剪切频率的增加而显著增大(4个数量级)。磁控测试和蠕变实验结果均表明该复合材料对于外界磁场表现出较好的响应性能。当羰基铁粉含量为60wt%时,样品的模量随着磁场的增加而迅速增大,其最大模量高达2.44MPa。在磁场和剪切应力双重刺激下,复合材料的剪切变硬效应得到极大提高,且剪切应变增大,样品模量相对降低。同时,该材料在低温下也具有良好的剪切变硬和磁流变效应,高温下性能略有下降。最后,探讨了MSC在磁场、剪切场耦合条件下性能增强原因,发现"B-O化学交联键"和CI粒子链的形成是该复合材料具有优良剪切变硬效应和磁流变性能的主要原因。
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