磁流變彈性體（Magnetorheological Elastomers, MRE）作為一種新興的智能材料，因其優(yōu)異的力學(xué)特性和快速、可逆的磁致增強(qiáng)效應(yīng)，近年來受到了國內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)注。與傳統(tǒng)的磁流變液和磁流變塑性體相比，磁流變彈性體能夠有效避免磁性顆粒的沉降和團(tuán)聚問題，從而顯著提高材料體系的穩(wěn)定性與承載能力。這一獨(dú)特優(yōu)勢使得磁流變彈性體在功能性電子皮膚、生物醫(yī)療設(shè)備以及軟體機(jī)器人等高新技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)中得到了廣泛應(yīng)用。然而，由于基體材料的性能限制，磁流變彈性體的力學(xué)性能，尤其是在復(fù)雜沖擊載荷環(huán)境下的承載能力較為有限。因此，如何在保持磁流變彈性體原有磁流變性能的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化材料的抗沖擊性能，具有十分重要的科學(xué)意義與應(yīng)用價(jià)值。
圖1. 磁流變彈性體的制備過程、微觀結(jié)構(gòu)表征以及基本磁學(xué)性能測試
圖2 磁流變剪切變硬彈性體的基本力學(xué)性能表征
圖3 磁流變剪切變硬彈性體的落錘沖擊實(shí)驗(yàn)
圖4 磁流變剪切變硬彈性體的霍普金森桿動(dòng)態(tài)沖擊實(shí)驗(yàn)
圖5 磁流變彈性體的仿生設(shè)計(jì)與吸能緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
受到自然界中甲蟲外殼內(nèi)部小梁結(jié)構(gòu)抗沖擊力學(xué)機(jī)理啟發(fā)，研究團(tuán)隊(duì)充分發(fā)揮MSSE在多種載荷模式下穩(wěn)定的承載能力，通過“沖壓-堆疊”工藝設(shè)計(jì)了一種兼具輕質(zhì)與優(yōu)異緩沖性能的陣列式纖毛結(jié)構(gòu)；谛∏蜃杂陕潴w沖擊平臺(tái)，系統(tǒng)探究了纖毛堆疊方式與磁場參數(shù)對(duì)于結(jié)構(gòu)能量耗散率與平均沖擊力的影響。
綜上所述，該工作提出了一種兼具磁流變效應(yīng)與應(yīng)變率強(qiáng)化效應(yīng)的新型磁流變剪切變硬彈性體制備方法。該材料在不同載荷模式下均表現(xiàn)出良好的力學(xué)性能，在可調(diào)控力-磁耦合抗沖擊領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
原文鏈接：
Dongpeng Wang, Chunyu Zhao, Junjie Yang, Shuyu Lai, Xinyi Wang, Xinglong Gong. Enhanced Mechanical-Magnetic Coupling and Bioinspired Structural Design of Magnetorheological Elastomers. Advanced Functional Materials, 2024, 2419111. DOI: 10.1002/adfm.202419111.
https://doi.org/10.1002/adfm.202419111.
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