全文总字数：5081字

外磁场对磁性微粒负载聚氨酯泡沫塑料孔结构的影响

提要

磁性微粒加载的弹性基体是近年来引起科学界广泛关注的一种新型磁性复合材料。这些材料的中心优势在于通过外部刺激控制机械性能的可能性，在这种情况下，外部磁场。聚氨基甲酸酯泡沫由于其优异的弹性性能，成为一种新型的磁性杂化材料合成方法。深入了解这种新材料的关键是研究如何通过在聚合过程中应用外部磁场来控制混合材料的内部结构。本文提出了一种分析磁流颗粒负载聚氨酯泡沫塑料结构变化的简便方法。采用X射线显微层析成像和数字图像处理技术，对单个气孔的几何尺寸和大小进行了评价。利用泡沫材料发现了磁场对材料孔隙结构的适度影响，证明了该方法用于磁性混合泡沫的未来研究是方便的

关键词：聚氨酯泡沫塑料，孔径分布，显微层析，磁性粒子，非球面性

1. 研究现状与动机

磁流变学的一些缺点，如不稳定性、沉降以及需要容器来进行重新定位，导致了用弹性聚合物基质替代流体基质的想法，该基质围绕着磁性颗粒。然而，用外磁场控制机械性能仍然是基本思想。这类混合材料被称为磁流变弹性体，具有许多新的可能性，有可能应用于未来。发生这种情况时，机械性能的一个主要原因是颗粒在弹性体基体中的分布[1]。这种相互作用导致了各种新的机械效应[2]，在对磁流变弹性体进行建模时必须考虑到这一点[3，4]。这种强烈的依赖性能够通过在材料聚合过程中施加外部磁性改变粒子分布来控制机械性能。这导致固化样品中出现各向异性的颗粒结构，与外磁电极上的各向同性样品发生反应。这些各向异性弹性体往往表现出更强的磁流变效应，即由外部磁场引起的弹性模量变化[1]。对磁流变泡沫材料的详细评述可在[1]中找到，同样的原理也适用于磁流变泡沫材料。对于这些泡沫，在固化过程中，外部磁体所引起的内部结构的改变必须被理解，以使其机械性能得到未来的剪裁。由于其内部结构，泡沫弹性体表现出非凡的弹性性能，并且这些性能高度依赖于泡沫结构特性。因此，泡沫结构为混合材料的性能调整提供了一种新的强有力的工具。颗粒结构与泡沫结构的相互作用导致了材料的力学性能和力学性能的改变，可用于复合材料。研究表明，含有磁性微粒的聚氨酯泡沫可以作为磁性复合材料[5]。此外，已经证明，在发泡过程中应用的磁性粒子会导致不同的颗粒结构，从而导致泡沫的不同机械性能[6，7]。然而，要控制这些影响，深入了解磁性粒子和泡沫结构的相互作用是必要的。在先前的研究中实现了ARST的重要步骤，描述了颗粒浓度对泡沫孔径分布的影响[8]，并且证明了X射线计算机显微成像是表征这种新型磁混合材料内部结构的一个很好的工具。该方法已成功地用于表征两种成分的混合材料系统，如磁流变弹性体[9–11]，并证明其适用于表征聚合物泡沫[12–15]。用所提出的方法，可以在三组分（气孔、弹性体基体和颗粒）混合泡沫材料中传递统计相关的孔隙结构数据[8 ]。在本论文中，我们使用相同的材料和方法作为基础，研究了在固化过程中由磁感应颗粒排列所导致的泡沫结构变化。

1. 材料和方法

2.1。泡沫样品的制备

所有研究的泡沫样品是由ELANATS贝克有限公司提供的混合物制备的，其量在表1中。巴斯夫的Carbonyl铁颗粒“CC”加入浓度高达25重量%，以获得所需的磁性能。选择所有工艺参数以获得样品的最大再现性和总体均匀性。样品制备的详细视图见[4]。如图1所示，所有样品的直径d=25 mm，高度约为60 mm。除了在[8 ]中描述的程序外，在弹性体泡沫的固化过程中还应用了Am磁场。泡沫的模具被放置在一个热水浴（70°C）中，这是图2。在这项工作中合成的所有样品的概述。每个点代表四个相似样品的一系列样品。只有在0和15mt下含有10 wt%颗粒的样品显示出重复性诱导效应，如文中所述，并用于所有数据评估。这些线指示了边界层，表明不同的泡沫产品的不同诱导分离状态。位于赫尔姆霍兹装置中的两个冷却线圈之间。这些样品提供了一种密度高达70mt的高度均匀的磁片。同时制备了四个相同成分的样品，以保证再现性。与样本系列中的结果相比，已经很小的磁场梯度存在着明显的缺陷。合成样品的浓度范围和所用的磁净强度范围见表2。

2.2。层析成像