基于嵌入式磁性微粒子的新型聚合物基質智能輕質材料

基于嵌入式磁性微粒子的新型聚合物基質智能輕質材料

開發了一種基于嵌入式磁性微粒子的新型聚合物基質智能輕質材料。采用發泡技術在樣品發泡過程中，通過施加磁場（MF）并沿著MF線誘導分散在聚合物中的磁性顆粒排列，從而使其形成鏈狀加強結構。與普通材料相比，該材料中的微粒子排列方式可以導致其力學性能各向異性，從而大大改善了沿著MF方向的機械剛度和強度。這種鏈狀結構可以使輕質材料具有磁敏感的能力。該材料的磁彈性的表征和應用與具有時間依賴性的MF形狀有關。在低MF強度（低于200kA/m）下可以獲得較好的磁彈性能。

通過顯微鏡分析這種輕質磁彈性材料的主要優點（包括低密度、改進的壓縮性能等）。制備該材料的具體過程是將鐵和鋇鐵氧體微粒分散在聚氨酯泡沫中，且在生產泡沫體期間通過使用MF來管理這些微粒的空間分布，使得這些磁性顆粒能夠沿著MF線重新排列成鏈狀結構，而且這種結構可以使聚合物在固化過程中被固結。

使用那些嵌入的鐵顆粒來制備泡沫體，相對于具有隨機分布的顆粒來說，該顆粒沿著排列方向可以表現出更高的壓縮性能（以楊氏模量和抗壓強度計表示）。

通過施加具有固定應變和不同波形的均勻性磁場來測量該材料的應力變化響應，并研究了其磁性機械性能。研究結果表明，該材料的磁性機械響應具有明顯依賴性，該材料樣品因其材料粒子的隨機分布表現出具有負變化效應的壓縮應力（負面影響）。此外，在預應變值高于彈性應變值時，可以通過施加磁場使得該材料的微粒沿磁場線排列，進而減少屈曲（強化效應）。

刊名：Smart Materials and Structures（英）

刊期：2016年第5期

作者：D'Auria M et al

編譯：陳少帥