基于嵌入式磁性微粒子的新型聚合物基质智能轻质材料

基于嵌入式磁性微粒子的新型聚合物基质智能轻质材料

开发了一种基于嵌入式磁性微粒子的新型聚合物基质智能轻质材料。采用发泡技术在样品发泡过程中，通过施加磁场（MF）并沿着MF线诱导分散在聚合物中的磁性颗粒排列，从而使其形成链状加强结构。与普通材料相比，该材料中的微粒子排列方式可以导致其力学性能各向异性，从而大大改善了沿着MF方向的机械刚度和强度。这种链状结构可以使轻质材料具有磁敏感的能力。该材料的磁弹性的表征和应用与具有时间依赖性的MF形状有关。在低MF强度（低于200kA/m）下可以获得较好的磁弹性能。

通过显微镜分析这种轻质磁弹性材料的主要优点（包括低密度、改进的压缩性能等）。制备该材料的具体过程是将铁和钡铁氧体微粒分散在聚氨酯泡沫中，且在生产泡沫体期间通过使用MF来管理这些微粒的空间分布，使得这些磁性颗粒能够沿着MF线重新排列成链状结构，而且这种结构可以使聚合物在固化过程中被固结。

使用那些嵌入的铁颗粒来制备泡沫体，相对于具有随机分布的颗粒来说，该颗粒沿着排列方向可以表现出更高的压缩性能（以杨氏模量和抗压强度计表示）。

通过施加具有固定应变和不同波形的均匀性磁场来测量该材料的应力变化响应，并研究了其磁性机械性能。研究结果表明，该材料的磁性机械响应具有明显依赖性，该材料样品因其材料粒子的随机分布表现出具有负变化效应的压缩应力（负面影响）。此外，在预应变值高于弹性应变值时，可以通过施加磁场使得该材料的微粒沿磁场线排列，进而减少屈曲（强化效应）。

刊名：Smart Materials and Structures（英）

刊期：2016年第5期

作者：D'Auria M et al

编译：陈少帅