PDMS基磁性薄膜的磁致应力及其对薄膜光学性能的影响
发布时间：2021-01-25 02:05
随着复合材料的不断发展,对外界条件积极响应、变化可逆以及响应迅速的智能复合材料已经成为了研究的热点。磁流变弹性体作为一种新型的智能复合材料,通过将磁性颗粒掺杂到高分子聚合物中,不仅保存了原有聚合物材料的特性,并且整体改善了复合材料的机械及光学等相关性能。通过文献调研我们发现近些年来磁流变弹性体主要集中于宏观大尺寸的研究,对于厚度为微米级的磁流变弹性体薄膜研究较少。在本文中,我们将制备出具有磁响应的纳米复合薄膜。在第一部分中,我们将粒径为50nm的Fe纳米颗粒与PDMS均匀混合,旋涂固化制备出各向同性、链状各向异性的PDMS-Fe纳米复合薄膜。同时将粒径为20nm的Fe3O4纳米颗粒掺杂到PDMS中制备出各向同性、链状各向异性的PDMS-Fe3O4磁性薄膜。接下来我们分析了磁致应力的测量原理并设计和评估了磁场施加装置,通过施加磁场研究这些纳米复合薄膜在不同磁性纳米颗粒含量下应力变化。在第二部分中,通过实验部分对磁性纳米复合薄膜的微观形貌的观测,我们将薄膜的磁致应力变化趋势的原因分为2个阶段。第一阶段下...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纳米复合
第一章绪论3改性上具有非常广阔的前景。图1-1纳米复合粉体的SEM图在光学领域，人们在研究过程中发现，为了避免分散相颗粒由于尺寸较大带来的光散射现象，通过降低降低颗粒的径粒，这样制的的纳米光学复合材料的光散射现象会得到极大的改善，同时材料本身的光学性质也会发生改变。图1-2随着颗粒粒径的减小，复合材料的透过率随之增加利用这些特性，Caseri等人用原位法将H2S的水溶液、聚氧乙烯、明胶和醋酸铅的水溶液反应制备了具有高折射率的PbS纳米聚合物复合材料，其折射率在1.5-3.9之间可以调整。比起原无机半导体在紫外光下的折射率为4左右，明显改变了很多[23]；Chau[24]等人通过溶胶-凝胶合成方法制备乙酸改性的TiO2纳米颗粒将其直接掺入聚合物基质中以形成透明的高折射率纳米复合薄膜。在电磁领域方面，Kashi等人通过混合器将原材料混合，最后压缩成型制备出了可降解的聚丙交酯(PLA)/石墨烯纳米片(GNP)纳米复合材料，发现将GNP嵌入PLA后，增加了材料的介电常数和电导率，同时对于波的吸收也随之增加[25]；
电子科技大学硕士学位论文6图1-4MRE样品在磁场下电流变化由于材料的厚度以及波的吸收对光的传播有着极大的影响，MRE在光学性能这块的研究几乎没有开始。由于PDMS具有极好的光学透过率、低弹性模量以及稳定的物理化学性质，我们团队将磁性纳米颗粒与PDMS均匀混合，通过旋涂的方法制备出厚度仅由10μm，透过率较高并且受到磁场控制的MRE复合薄膜，并且研究了磁场下薄膜透过率的变化情况，发现Fe3O4对紫外光的吸收最小，并且该磁性复合薄膜对磁场的响应良好[37]。在过去的几十年中，MRE因其在工程应用中的巨大潜力而受到了广泛的关注。因为它们是MRF的固体替代物，所以MRE在暴露于磁场时会表现出独特的取决于场的材料性能，并且它们克服了磁流变流体（例如磁流体）所面临的主要问题。铁颗粒的沉积，密封问题和环境污染。这些优点为设计用于各种工程领域的智能设备提供了巨大的潜力，近些年来主要集中在振动控制领域、传感器以及驱动器等方面。传统的被动振动控制器件一旦生产出来，它的阻尼以及刚度等特性都是固定不变的，因此只能应用在固定的频率范围内，当工作的振动频率超过材料的承受范围，会导致减振效果明显下降。半主动控制器件可以通过施加外界条件改变其工作区间。Sinko等人设计出基于MRE的自适应调谐隔振器，隔离器的刚度可以通过改变外加磁场加以改变，隔振器由于其力学参数可控，对随机激励、正弦激励和地震激励等都具有较好的隔振效果[38]；Wei等人基于MRE设计出隔振器[39]，该隔振器的结构如图1-5所示，MRE隔振器由MRE、活动顶部充磁器、底部充磁器和圆柱体组成。将薄的铜带缠绕在顶部和底部移动的磁化器周围形成激励线圈。当线圈与电源连接时，线圈电流通过MRE元件产生磁场从而改变MRE元件上的磁通量。通过实验发现振动吸收效?
本文编号：2998343
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纳米复合
第一章绪论3改性上具有非常广阔的前景。图1-1纳米复合粉体的SEM图在光学领域，人们在研究过程中发现，为了避免分散相颗粒由于尺寸较大带来的光散射现象，通过降低降低颗粒的径粒，这样制的的纳米光学复合材料的光散射现象会得到极大的改善，同时材料本身的光学性质也会发生改变。图1-2随着颗粒粒径的减小，复合材料的透过率随之增加利用这些特性，Caseri等人用原位法将H2S的水溶液、聚氧乙烯、明胶和醋酸铅的水溶液反应制备了具有高折射率的PbS纳米聚合物复合材料，其折射率在1.5-3.9之间可以调整。比起原无机半导体在紫外光下的折射率为4左右，明显改变了很多[23]；Chau[24]等人通过溶胶-凝胶合成方法制备乙酸改性的TiO2纳米颗粒将其直接掺入聚合物基质中以形成透明的高折射率纳米复合薄膜。在电磁领域方面，Kashi等人通过混合器将原材料混合，最后压缩成型制备出了可降解的聚丙交酯(PLA)/石墨烯纳米片(GNP)纳米复合材料，发现将GNP嵌入PLA后，增加了材料的介电常数和电导率，同时对于波的吸收也随之增加[25]；
电子科技大学硕士学位论文6图1-4MRE样品在磁场下电流变化由于材料的厚度以及波的吸收对光的传播有着极大的影响，MRE在光学性能这块的研究几乎没有开始。由于PDMS具有极好的光学透过率、低弹性模量以及稳定的物理化学性质，我们团队将磁性纳米颗粒与PDMS均匀混合，通过旋涂的方法制备出厚度仅由10μm，透过率较高并且受到磁场控制的MRE复合薄膜，并且研究了磁场下薄膜透过率的变化情况，发现Fe3O4对紫外光的吸收最小，并且该磁性复合薄膜对磁场的响应良好[37]。在过去的几十年中，MRE因其在工程应用中的巨大潜力而受到了广泛的关注。因为它们是MRF的固体替代物，所以MRE在暴露于磁场时会表现出独特的取决于场的材料性能，并且它们克服了磁流变流体（例如磁流体）所面临的主要问题。铁颗粒的沉积，密封问题和环境污染。这些优点为设计用于各种工程领域的智能设备提供了巨大的潜力，近些年来主要集中在振动控制领域、传感器以及驱动器等方面。传统的被动振动控制器件一旦生产出来，它的阻尼以及刚度等特性都是固定不变的，因此只能应用在固定的频率范围内，当工作的振动频率超过材料的承受范围，会导致减振效果明显下降。半主动控制器件可以通过施加外界条件改变其工作区间。Sinko等人设计出基于MRE的自适应调谐隔振器，隔离器的刚度可以通过改变外加磁场加以改变，隔振器由于其力学参数可控，对随机激励、正弦激励和地震激励等都具有较好的隔振效果[38]；Wei等人基于MRE设计出隔振器[39]，该隔振器的结构如图1-5所示，MRE隔振器由MRE、活动顶部充磁器、底部充磁器和圆柱体组成。将薄的铜带缠绕在顶部和底部移动的磁化器周围形成激励线圈。当线圈与电源连接时，线圈电流通过MRE元件产生磁场从而改变MRE元件上的磁通量。通过实验发现振动吸收效?
本文编号：2998343
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