CN102829112A - 一种多孔磁流变弹性体及缓冲装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多孔磁流变弹性体及基于多孔磁流变弹性体的缓冲装置，多孔磁流变弹性体包括橡胶基体、气体胞体和软磁填充颗粒，本发明利用橡胶的发泡技术，在磁流变弹性体基体交联的过程中，在一定温度与磁场作用下，促进发泡剂的分解并释放气体，将在磁流变弹性体中形成大量的闭孔气体胞体，等当磁流变弹性体固化过程结束之后，气体胞体将植入磁流变弹性体内部，形成多孔磁流变弹性体。同时，磁流变弹性体内部的软磁颗粒在磁场作用下呈链状结构分布，具有良好的磁致效应。将大量的密闭气体胞体引入磁流变弹性体中，以此改善磁流变弹性体在磁场作用下的刚度与阻尼的变化特性，并利用多孔磁流变弹性体设计压缩式缓冲装置，可实现更好的缓冲效果。

Description

一种多孔磁流变弹性体及缓冲装置

技术领域

本发明属于磁流变材料及应用技术领域，特别涉及一种多孔磁流变弹性体及基于多孔磁流变弹性体的缓冲装置。

背景技术

磁流变弹性体是磁流变材料家族中的一位新成员，在噪声与振动控制、刚度可控系统以及敏感元件中具有广阔的应用前景。磁流变弹性体兼有磁流变液的粘性特性，又拥有弹性固体的弹性性质，属于一种可变刚度与阻尼的智能材料。然而，传统的磁流变弹性体存在磁致效应不高和阻尼调节范围有限的问题，也成为了磁流变弹性体发展的瓶颈。另外，近年来已有研究者将磁流变弹性体应用于剪切式隔振装置中，但磁流变弹性体对剪切应变十分敏感，磁致效应在剪切应变的作用下，迅速下降。并且在剪切模式下存在承载能力低下的缺点，制约了这种智能材料在隔振缓冲及吸振领域的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种多孔磁流变弹性体及基于多孔磁流变弹性体的缓冲装置。

本发明的目的之一是提出一种多孔磁流变弹性体；本发明的目的之二是提出一种基于多孔磁流变弹性体的缓冲装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的目的之一是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供的一种多孔磁流变弹性体，包括橡胶基体、气体胞体、软磁填充颗粒，所述软磁填充颗粒在有磁场环境下能形成链状有序结构，所述气体胞体通过橡胶发泡剂在磁流变弹性体基体中分解产生的气体形成气体胞体，置于软磁填充颗粒所形成的链段之间或链段之中；所述气体胞体自由散布于橡胶基体中，所述气体胞体的数量通过控制发泡剂的添加量来确定。

本发明的目的之二是通过以下技术方案来实现的：

本发明提出的一种基于压缩模式多孔磁流变弹性体的缓冲装置，包括多孔磁流变弹性体、上磁极、连接杆、非导磁平板、下磁极、励磁线圈和外套筒，所述上磁极和下磁极之间设置有多孔磁流变弹性体，所述多孔磁流变弹性体一端粘结非导磁平板，所述非导磁平板上设置有连接杆，所述连接杆从所述上磁极设置的通孔中穿过，所述上磁极和下磁极套设于外套筒内，所述上磁极、下磁极与外套筒之间设置有励磁线圈。

进一步，所述多孔磁流变弹性体、上磁极、下磁极、励磁线圈和外套筒组成闭合磁回路。

进一步，所述上磁极、下磁极和多孔磁流变弹性体表面都是圆形。

进一步，所述上磁极、下磁极和外套筒为高导磁材料，所述连接杆和非导磁平板为不导磁的硬质金属材料。

进一步，所述上磁极、下磁极通过控制励磁线圈的电流大小来调节磁回路中磁场的强弱，从而改变改变多孔磁流变弹性体的刚度与阻尼。

    进一步，所述的多孔磁流变弹性体，包括橡胶基体、气体胞体和软磁填充颗粒，所述软磁填充颗粒在有磁场环境下形成链状有序结构，所述气体胞体通过橡胶发泡剂在磁流变弹性体基体中分解产生的气体形成气体胞体，将置于软磁填充颗粒所形成的链段之间或链段之中；所述气体胞体自由散布于橡胶基体中，所述气体胞体的数量通过控制发泡剂的添加量来确定。

本发明的优点在于：本发明提供的多孔磁流变弹性体是基于传统的磁流变弹性体基础上，利用橡胶的发泡技术，将大量的密闭气体胞体引入磁流变弹性体中，以此改善磁流变弹性体在磁场作用下的刚度与阻尼的变化特性。

与现有技术相比具有以下优点：

1、多孔磁流变弹性体可以拓宽在磁场作用下的刚度变化范围，而且可通过改变橡胶发泡剂的加入量，控制气体胞体数量，起到调节阻尼的作用，改善缓冲效果。

2、多孔磁流变弹性体由于气体胞体的存在，在外界冲击作用时，由于冲击受力，气体胞体发生形变，起到增强衰减冲击能量的作用。

3、 多孔磁流变弹性体压缩式缓冲装置具有比剪切模式更好的承载能力，另外，由于气体胞体的存在，可以增加磁流变弹性体的形变量，增加了冲击行程，并且可较低传统磁流变弹性体对应变敏感特性，确保缓冲器在较宽的行程范围内具有良好的效果。

 

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1 是多孔磁流变弹性体结构示意图；

图2 是多孔磁流变弹性体压缩式缓冲装置结构示意图。

图中，橡胶基体-11、气体胞体-12、软磁填充颗粒-13、多孔磁流变弹性体-1、上磁极-2、连接杆-3、非导磁平板-4、下磁极-5、励磁线圈-6、外套筒-7。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

图1 是多孔磁流变弹性体结构示意图，如图所示：本发明提供的一种多孔磁流变弹性体，包括橡胶基体11、气体胞体12和软磁填充颗粒13，所述软磁填充颗粒13在有磁场环境下形成链状有序结构，所述气体胞体12通过橡胶发泡剂在磁流变弹性体橡胶基体11中分解产生的气体形成气体胞体12，置于软磁填充颗粒13所形成的链段之间或链段之中；所述气体胞体12自由散布于橡胶基体中，当发泡剂填充的越多，在分解过程中会产生更多的气体；反之，气体的量就少，气体胞体的12的数量是与产生气体的多少成正比的，因此，所述气体胞体12的数量可通过控制发泡剂的添加量来确定。

将橡胶发泡剂混入磁流变弹性体混合物中，在有场和加热的条件下，使磁流变弹性体交联固化，得到的多孔磁流变弹性体结构如图1所示。闭孔气体胞体自由散布于磁流变弹性体中，可以通过控制发泡剂的添加量，控制气体胞体的数量，起到调节调节多孔磁流变弹性体刚度与阻尼的效果。

将混合了橡胶发泡剂的磁流变弹性体混合物在有场的条件下进行软磁颗粒的链状结构取向，同时对磁流变弹性体进行温度控制，一方面可实现磁流变弹性体的交联固化，另外在磁流变弹性体基体交联的过程中，促进发泡剂的分解并释放气体，在磁流变弹性体中形成大量的闭孔气体胞体，等磁流变弹性体固化过程结束之后，气体胞体将植入磁流变弹性体内部，形成多孔磁流变弹性体。

图2 是多孔磁流变弹性体压缩式缓冲装置结构示意图，如图所示：本发明提供的基于多孔磁流变弹性体的缓冲装置，包括多孔磁流变弹性体1、上磁极2、连接杆3、非导磁平板4、下磁极5、励磁线圈6和外套筒7，所述上磁极2和下磁极5之间设置有多孔磁流变弹性体1，所述多孔磁流变弹性体1一端粘结有非导磁平板4，所述非导磁平板4上设置有连接杆3，所述连接杆3从所述上磁极2设置的通孔中穿过，所述上磁极2和下磁极5套设于外套筒7内，所述上磁极2、下磁极5与外套筒7之间设置有励磁线圈6。

所述多孔磁流变弹性体1、上磁极2、下磁极5、励磁线圈6和外套筒7组成闭合磁回路。所述上磁极2、下磁极5和多孔磁流变弹性体1表面都是圆形。所述上磁极2、下磁极5和外套筒7为高导磁材料，所述连接杆3和非导磁平板4为不导磁的硬质金属材料。所述上磁极2、下磁极5通过控制励磁线圈的电流大小来调节磁回路中磁场的强弱，从而改变多孔磁流变弹性体的刚度。

通过控制励磁线圈的电流大小，调节磁回路中磁场的强弱，从而改变改变多孔磁流变弹性体的刚度，实现变刚度缓冲器的性能，使用不同孔隙率的磁流变弹性体，可调节缓冲器的阻尼。将制备好的多孔磁流变弹性体置于压缩式的缓冲装置中。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.  一种多孔磁流变弹性体，其特征在于：包括橡胶基体(11)、气体胞体(12)和软磁填充颗粒(13)，所述软磁填充颗粒(13)在有磁场环境下形成链状有序结构，所述气体胞体(12)通过橡胶发泡剂在磁流变弹性体橡胶基体(11)中分解产生的气体形成气体胞体(12)，置于软磁填充颗粒(13)所形成的链段之间或链段之中；所述气体胞体(12)自由散布于橡胶基体中，所述气体胞体(12)的数量通过控制发泡剂的添加量来确定。

2.  根据权利要求1所述的多孔磁流变弹性体，其特征在于：所述发泡剂为与选定橡胶基体(11)相匹配的发泡剂。

3.  一种基于压缩模式的根据权利要求1-2中任一项所述的多孔磁流变弹性体的缓冲装置，其特征在于：包括多孔磁流变弹性体(1)、上磁极(2)、连接杆(3)、非导磁平板(4)、下磁极(5)、励磁线圈(6)和外套筒(7)，所述上磁极(2)和下磁极(5)之间设置有多孔磁流变弹性体(1)，所述多孔磁流变弹性体(1)一端粘结有非导磁平板(4)，所述非导磁平板(4)上连接有连接杆(3)，所述连接杆(3)从所述上磁极(2)设置的通孔中穿过，所述上磁极(2)和下磁极(5)固定于外套筒(7)内，所述上磁极(2)、下磁极(5)与外套筒(7)之间设置有励磁线圈(6)。

4.  根据权利要求3所述的基于压缩模式多孔磁流变弹性体的缓冲装置，其特征在于：所述多孔磁流变弹性体(1)、上磁极(2)、下磁极(5)、励磁线圈(6)和外套筒(7)组成闭合磁回路。

5.  根据权利要求4所述的基于压缩模式多孔磁流变弹性体的缓冲装置，其特征在于：所述上磁极(2)、下磁极(5)和多孔磁流变弹性体(1)表面都是圆形。

6.  根据权利要求5所述的基于压缩模式多孔磁流变弹性体的缓冲装置，其特征在于：所述上磁极(2)、下磁极(5)和外套筒(7)为高导磁材料，所述连接杆(3)和非导磁平板(4)为不导磁的硬质金属材料。

7.  根据权利要求6所述的基于压缩模式多孔磁流变弹性体的缓冲装置，其特征在于：所述上磁极(2)、和下磁极(5)通过控制励磁线圈的电流大小来调节磁回路中磁场的强弱，从而改变多孔磁流变弹性体的刚度与阻尼。

8.  根据权利要求3所述的基于压缩模式多孔磁流变弹性体的缓冲装置，其特征在于：所述多孔磁流变弹性体，包括橡胶基体(11)、气体胞体(12)、软磁填充颗粒(13)，所述软磁填充颗粒在有磁场环境下形成链状有序结构，所述气体胞体通过橡胶发泡剂在多孔磁流变弹性体基体中分解产生的气体形成气体胞体，置于软磁填充颗粒所形成的链段之间或链段之中；所述气体胞体自由散布于橡胶基体中，所述气体胞体的数量通过控制发泡剂的添加量来确定。

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