磁流变胶阻尼特性的研究开题报告Word下载.docx

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良好的颗粒分散性有助于提高样品的动态屈服应力[16]。

此外，他们还制备了超分子量聚合物基磁流变胶，这种磁流变胶具有粘度可控、稳定性高、颗粒沉降性低等特点。

中国科技大学的龚兴龙、叶兴柱等对磁流变胶的制备、流变性能[17]以及沉降和力学性能进行了研究[18],中国科技大学的魏冰研究了聚氨酯基磁流变胶的力学性能，并与聚氨酯基磁流变弹性体做了对比分析[19],中国科技大学的宣守虎对磁流变胶的制备和力学性能作了一定研究[20]。

这些研究为我们进一步研究磁流变胶的一些特殊性能奠定了基础。

但是，这些研究主要集中在磁流变胶的流变特性、制备方法、剪切应力与剪切速率以及磁场强度的关系等方面，而较少涉及磁流变胶的阻尼特性。

制造减震器或阻尼器是磁流变胶的主要应用之一。

减震器的阻尼大小与减震器的内部结构和减震液的粘度有关，阻尼力越大，振动消除得越快；

但过大的阻尼力可能导致减震器连接件的损坏，同时使并联的弹性元件的作用不能充分发挥，从而影响整个系统的减震效果。

此外，常用于磁流变胶基体的聚氨酯本身就具有较高的阻尼因子，是很好的阻尼材料。

因此，为了提高磁流变胶减震器的性能，使其满足不同应用场合的需求，研究磁流变胶的阻尼特性是非常必要的。

为了对磁流变胶的阻尼特性进行研究，首先需要选定材料制备实验所需的磁流变胶。

在本实验中，选用以聚氨酯为基体的磁流变胶进行阻尼特性研究。

对聚氨酯基磁流变胶的制备，目前已有一些研究，可用于参考。

如YangguangXu等提出如下方法[21]：

首先在三颈圆底烧瓶中混合甲苯异氰酸酯（TDI,2,4≈80%,2,6≈20%,东京化学工业有限公司，日本）和聚丙二醇（PPG-1000,Mn=1000,西格玛奥德里奇（上海）贸易有限公司，中国），并在70℃的温度下持续搅拌2小时进行人工合成。

接着，混合物被冷却至40℃，与此同时，将二丙二醇（西格玛奥德里奇（上海）贸易有限公司，中国）加入混合物中。

20分钟以后，混合物被倒入烧杯中。

将1-甲基-2-吡咯烷酮（非极性溶剂，压强：

0.99mmHg（40℃），国药集团化学试剂有限公司，中国）和70wt%基体重量比的羰基铁粉（CN型，由德国巴斯夫公司提供，平均直径6μm）分别加入烧杯中。

在猛烈搅拌30分钟后，这些烧杯被放入40℃的恒温箱中静置12小时。

最终，制备成被溶剂膨胀的含有70wt%羰基铁粉的磁流变胶。

该过程用流程图表示如下：

接着，为了总结出温度、基体、添加剂、频率和铁粉含量等对于磁流变胶阻尼特性的影响，还将使用以上基本方法，根据控制变量法的原则制备不同的磁流变胶样品，并在动态热机械分析仪（DMA）的剪切模式下测试其阻尼特性，对数据进行处理、分析，总结出基本规律。

图1.1由不同配比的溶剂进行膨胀的磁流变胶的制备过程。

其中

是

的摩尔数，

、

和

分别代表甲苯异氰酸酯、聚丙二醇和二丙（撑）二醇的质量。

反应物的质量可根据流程图中公式进行计算[21]。

此外，聚氨酯基磁流变胶是国内外研究较早的高分子阻尼材料，其结构中含有大量的氢键、一定程度的微相分离结构和较高的损耗因子，因此可以通过改变软硬链段比例来调节阻尼温域[22]。

一些研究表明，采用接枝、嵌段及交联的方法对聚酯型聚氨酯（PU）阻尼材料进行改性，可显著提高其阻尼性能[23]（见表1-表3）。

因此，还将对聚氨酯本身的阻尼特性及其改进方法进行一定的研究。

最终得出影响聚氨酯基磁流变胶阻尼特性的因素及其变化规律，从而根据实际应用场合，制备出高性能的磁流变胶。

表1.1接枝对聚氨酯材料阻尼性能的影响

接枝率

10

20

30

tanδmax

0.78

0.84

1.01

1.02

tanδmax温度/℃

23.6

21.0

18

16.2

tanδ>

0.3温度范围/℃

-0.4~60.8

-0.8~61.6

-2.8~67.6

-4.6~68.6

℃

61.2

62.4

70.4

73.2

表1.2嵌段对聚氨酯材料阻尼性能的影响

软段

POL-756T

POL-756T+POP36/28

0.76

tanδmax的温度/℃

23.6

13.2

Tanδ>

0.3的温度范围/℃

-0.4~60.8

-14.0~50.7

61.2

64.7

表1.3交联对聚氨酯材料阻尼性能的影响

扩链（交联）剂

TMP

MOCA

1.19

9.7

-9.9~54.7

64.4

2、课题任务、重点研究内容、实现途径

任务1：

通过论文数据库检索和阅读磁流变材料的相关文献，对磁流变胶（MRG）的研究现状、工作原理和应用领域进行综述。

重点研究内容：

磁流变胶的研究现状、工作原理和应用领域。

实现途径：

通过数据库检索已发表的论文和其他成果，进行归纳总结。

任务2：

了解目前MRG的基体的种类和制备方法及基体对MRG力学性能的影响。

结合目前MRG的应用领域，总结出工程应用对MRG力学性能参数的要求，尤其是对MRG阻尼特性的要求。

MRG的种类及制备，工程应用对其力学性能（尤其是阻尼特性）参数的要求。

学习材料力学、复合材料力学及流体力学在剪切、阻尼及流变特性方面的基础知识，查阅相关文献，找出MRG的应用领域，针对该领域对力学性能（尤其是阻尼特性）参数的要求，总结出工程应用对于MRG力学性能参数的要求。

任务3：

结合所选择的基体，准备相应的化学试剂，根据各种基体合成原理流程设计MRG的制备装置和工艺。

设计MRG的制备装置和工艺。

分析制备MRG基体所需的常用材料，选择出所需的基体种类。

根据所选基体，查阅相关合成方法，确定制备装置和工艺。

任务4：

制备出多种MRG样品，在剪切模式下测试出不同样品的阻尼特性的表现，并测试温度对阻尼特性的影响。

MRG阻尼特性测试所需的仪器和测试方法。

采用流变仪测试MRG在不同磁场强度下的阻尼比，并将温度设为一个变量，测试其对阻尼特性的影响。

任务5：

对测试数据进行处理，系统的分析基体、铁粉含量、添加剂、温度对MRG阻尼特性作用。

根据实际的应用场合，制备出高性能的MRG。

基体、铁粉含量、添加剂、温度等对MRG阻尼特性的影响规律。

分别以基体含量、铁粉含量、添加剂种类及含量、温度为变量，在应变不变的前提下，测试MRG的阻尼比，并对数据进行分析处理，总结出相应规律，从而根据不同的应用场合制备出高性能的MRG。

任务6：

对实验进行总结，完成毕业论文。

分析总结整个实验并以毕业论文形式提交。

学习数据分析处理的方法和技术，对实验数据进行分析总结。

查阅毕业论文写作方法及规范，完成毕业论文。

参考文献：

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21-23

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[18]叶兴柱,龚兴龙,江万权等.磁流变胶的沉降和力学性能研究[C].//第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集.2007:

1258-1260.

[19]魏冰.聚氨酯基磁流变材料研究[D].中国科学技术大学,2010.DOI:

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[20]宣守虎.28.宣守虎——新型磁流变胶的制备与力学性能研究[C].//第二届实验力学青年学者学术研讨会论文集.2012:

37-38.

[21]YangguangXu,XinglongGongandShouhuXuan.Softmagnetorheologicalpolymergelswithcontrollablerheologicalproperties[J].SmartMaterialsandStructure,22（2013）075029

[22]钟发春,傅依备,尚蕾,等．聚氨酯弹性体的结构与力学性能[J]．材料科学与T程学报，2003,21

（2）：

211-214

[23]许利莎,刘德居,周海军等.聚酯型聚氨酯阻尼材料的改性研究[J].聚氨酯工业,2011,26

（1）:

21-24.

3、进度计划

序号

起止周次

工作内容

1

周至周

2

3

4

5

6

7

8

学生签名：

年月日

是否同意该设计（论文）进入实施阶段的结论。

签字必须手签。

此文本框读后删除！

！

4、指导教师意见

指导教师签名：

若没有请删除！

校外指导教师签名：

说明：

1、开题报告应根据教师下发的毕业设计（论文）任务书，在教师的指导下由学生独立撰写，在毕业设计（论文）开始后两周内完成。

2、本页不够，请加页。