PDMS基磁流变弹性体薄膜磁控光学性能及应用研究

发布时间：2017-08-14 15:23

  本文关键词：PDMS基磁流变弹性体薄膜磁控光学性能及应用研究

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【摘要】：磁流变弹性体是一种具有广阔应用前景的智能材料。通常情况下是将微米级的磁性颗粒分布于非磁性的弹性聚合物基体制备而成,通过外部磁场的诱导,磁性颗粒在基体中沿磁场方向形成链状结构,表现出材料性能的各向异性。目前,对于其的研究主要集中在大尺寸、宏观领域以及振动控制领域,对于其在微观领域和光学领域的研究相对较少涉及。本文基于拓展磁流变弹性体在微观领域以及光学领域研究的目的,制备了以PDMS为基体材料的磁流变弹性体薄膜,并研究磁性颗粒含量、微观结构、外磁场对其光透过率的影响,同时确定了PDMS基磁流变弹性体薄膜的制备方法及其相关工艺参数,并且完成了PDMS基磁流变弹性体薄膜光学透过率的测量,确定了其光透过率的测量方法。通过研究发现：同一颗粒含量,且无外磁场时,PDMS-Fe3O4磁流变弹性体各向异性薄膜的光透过率高于各向同性薄膜的,这种差异在颗粒含量为5wt%时达到最大,各向异性的要高出16.66%：施加外磁场测量薄膜光透过率,薄膜的光透过率有明显的增加,在颗粒含量为1wt%时增加达到最大,各向性的增加17.04%,各向异性的增加23.01%,且在同一颗粒含量下由磁场引起光透过率的增加,各向异性薄膜的总是高于各向同性薄膜的。对PDMS-Fe磁流变弹性体薄膜来说：无外磁场时,各向异性薄膜与各向同性薄光透过率差异在颗粒含量为7wt%时达到最大,为5.39%；加载磁场之后薄膜的光透过率减小,各向性薄膜在颗粒含量为7wt%时减小最多,减小4.86%,各异性薄膜在颗粒含量为13wt%时减小最多,减小3.23%,且在同一颗粒含量下,由磁场引起的光透过率的减小,各向同性薄膜的高于各向异性薄膜的。据以上测量结果,查阅文献资料,建立分析模型,分析由微结构、外部磁场引起的薄膜的光透过率的变化的原因,不同的微结构对光的散射程度不同,造成了薄膜在光透过率上的差异；施加外磁场后,不同微观结构的薄膜会产生不同形变,导致了薄膜光透过率在加载磁场后的差异。通过理论分析发现：PDMS基磁流变弹性体薄膜的折射率高于纯的PDMS的,且随着磁性颗粒含量的增加,其折射率增加：外磁场作用下薄膜将处在应力状态下,而应力状态下PDMS的折射率会发生改变,这就意味着PDMS基磁流弹性体薄膜的折射率可在外磁场作用下发生改变。最后基于且上研究结果设计了一种PDMS基磁流变弹性体薄膜的磁控微透镜阵列。
【关键词】：PDMS 磁流变弹性体薄膜 光透过率 折射率 微透镜
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB381
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 研究工作的背景与意义10
• 1.2 磁流变弹性体的研究现状和发展趋势10-14
• 1.3 本文的研究内容与章节结构14-15
• 第二章 磁流变弹性体相关理论概述15-22
• 2.1 磁流变弹性体的磁流变机理15-18
• 2.1.1 磁偶极子物理模型15-16
• 2.1.2 弹性基体物理模型16-17
• 2.1.3 磁流变机理17-18
• 2.2 磁流变弹性体的磁致性能18-21
• 2.2.1 磁流变弹性体的磁致伸缩效应18-19
• 2.2.2 磁流变弹性体的压阻效应19-21
• 2.3 本章小结21-22
• 第三章 PDMS-Fe_3O_4磁流变弹性体薄膜的制备及光透过率研究22-43
• 3.1 PDMS-Fe_3O_4磁流变弹性体薄膜的制备22-27
• 3.1.1 组元材料22-25
• 3.1.2 薄膜制备25-27
• 3.2 PDMS-Fe_3O_4磁流变弹性体薄膜的微观形态的表征27-31
• 3.2.1 薄膜厚度的测量27
• 3.2.2 薄膜微观形貌的表征27-31
• 3.3 PDMS-Fe_3O_4磁流变弹性体薄膜的光透过率表征31-41
• 3.3.1 PDMS基磁流变弹性体薄膜的光透过率测试装置31-32
• 3.3.2 薄膜光透过率测量结果与分析32-41
• 3.4 本章小结41-43
• 第四章 PDMS-Fe磁流变弹性体薄膜的制备及光透过率研究43-55
• 4.1 PDMS-Fe磁流变弹性体薄膜的制备43-45
• 4.1.1 组元材料43
• 4.1.2 薄膜制备43-45
• 4.2 PDMS-Fe磁流变弹性体薄膜微的观形态表征45-47
• 4.3 PDMS-Fe磁流变弹性体薄膜在磁场作用下的光透过率表征47-54
• 4.3.1 微观形态对薄膜光透过率的影响47-51
• 4.3.2 外磁场对薄膜光透过率的影响51-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第五章 设计微透镜阵列基于PDMS基磁流变弹性体薄膜的折射率研究55-65
• 5.1 PDMS基磁流变弹性体薄膜的折射率研究55-60
• 5.1.1 PDMS基磁流变弹性体薄膜折射率测量方法55-56
• 5.1.2 PDMS基磁流变弹性体薄膜系统的模型建立56-58
• 5.1.3 外磁场对薄膜折射率的影响分析58-60
• 5.2 基于PDMS基磁流变弹性体薄膜的磁控微透镜阵列设计60-64
• 5.2.1 制作基于PDMS基磁流变弹性体薄膜的磁控微透镜阵列60-63
• 5.2.2 微透镜阵列的磁控性能63-64
• 5.3 本章小结64-65
• 第六章 总结及展望65-68
• 6.1 总结65-66
• 6.2 展望66-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-74
• 攻硕期间的研究成果74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 段俊萍;王春水;张斌珍;王万军;;混有Fe_3O_4纳米颗粒的PDMS薄膜磁力激励变形研究[J];功能材料;2014年18期

2 李威;金承钰;;薄膜材料的椭圆偏振数据分析方法[J];光谱实验室;2010年01期

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本文编号：673350