文献综述
一.磁流变弹性体研究背景
磁流变弹性体[1] (magnetorheological elastomers)是是磁流变材料[2]的一个新的分支，是磁流变液的固体模拟，通常是通过物理化学手段，将磁性颗粒散布在粘塑性态的高分子聚合物基体中固化而成。1948年美国 Rabinow 发现了磁流变效应，经过学者们的不懈努力，至今磁流变材料已发展成为包括磁流变液、磁流变泡沫 、磁流变胶、磁流变塑性体、磁流变弹性体等成员的大家族。由于其响应快(ms 量级)、可逆性好(撤去磁场后,又恢复初始状态)、以及可以通过调节磁场大小来控制材料的力学性能连续变化等性质，因而近年来在汽车、建筑 、振动控制等领域得到广泛应用。1995 年日本的Shiga等提出磁流变弹性体的概念，由于其颗粒被固定在基体中，不存在颗粒沉降问题[3]。磁流变弹性体在克服了磁流变液的易沉降、稳定性差等缺点的同时，保留了磁流变材料刚度、阻尼可控的特性，兼有磁流变液和弹性体的优点[4]。这种材料的弹性模量可随外加磁场强度而变化，因此有望在变刚度器件等方面得到广泛的应用[5-8]。
二.天然橡胶基磁流变弹性体国内外研究状况
目前磁流变弹性体还没有统一的制备方法。从制备时是否加磁场方面考虑，磁流变弹性体的制备方法主要分为有场制备和无场制备两种[9]。有场制备主要是在基体固化过程中施加一个外部磁场，由于此时基体尚未固化而呈液态或粘塑性体状态，铁磁性颗粒还可以移动，所以能利用磁流变效应(即铁磁性颗粒在磁场方向形成链或柱状聚集结构)，使颗粒在高分子聚合物基体中形成有序结构，混合物固化后，这种有序结构就保留在基体中。因此有场制备的磁流变弹性体是一种各向异性的弹性体材料;而无场制备的磁流变弹性体的特点在于基体固化过程中，不施加外磁场，这时颗粒在基体中的朝向将呈随机分布，故无场制备的磁流变弹性体是一种各向同性的弹性体材料。我们做实验时采用的是有场制备。
在制备天然橡胶基磁流变弹性体时，使用双滚筒XK-160炼胶机将块状天然橡胶以剪切挤压式进行塑炼，使天然橡胶由弹性体变成粘塑性体，再加入硫化剂、促进剂、增塑剂等添加剂和铁粉一起混炼至均匀。最后将混炼胶填充到模具中，放入磁热祸合硫化装置。通电后的电磁线圈可以产生1T垂直方向的均匀磁场，加热板温度由温控仪控制，温度范围为室温至200。材料放入磁热祸合硫化装置后首先在设定的磁场强度和温度下进行预结构化。预结构时，由于铁磁性颗粒被磁化，在平行磁场方向上相互吸引，形成头尾相连的链状有序结构，30min后预结构化完毕。接着关闭磁场，在高温150℃下15 min使磁流变弹性体固化成型[10]。
磁流变弹性体在拉伸模式下测得的性能为拉伸性能，一般情况下拉伸作用力会沿着颗粒链的方向。Bossis等人对柱状的硅橡胶基磁流变弹性体进行了拉伸试验研究，在准静态下(磁场:120kA/m，拉伸应变:4%-5%)，对于颗粒体积分数为25%的磁流变弹性体，其弹性模量的改变量约为0.6MPa;在动态下(磁场:42 kA/m，拉伸应变:10}-10'3，频率:SHz)，对于颗粒体积分数为30%的磁流变弹性体，其动态拉伸储能模量增量高达4MPa[11]。 Shen等人使用静态拉伸试验机对以天然橡胶作为基体的磁流变弹性体的拉伸性能进行了测试，并且对实验结果利用偶极子理论进行了分析和讨论[12]。孙桃林等人对顺丁橡胶基磁流变弹性体也进行了拉伸试验测试，分析了拉伸强度和断裂伸长率随颗粒含量的变化[13] 。
在磁流变弹性体某一方向上施加一定的压缩力可测得其压缩性能。Varga等人研究了颗粒含量及分布、外加磁场大小及方向对磁流变弹性体压缩性能的影响，发现当颗粒链方向、磁场方向与压缩方向一致时，材料的磁流变效应最大[14]。Kalli。等人对硅橡胶基磁流变弹性体的动态压缩性能进行了研究，测试结果显示材料的压缩模量随频率增加而增加，随应变增加而下降，而损耗因子随频率增加先增加再下降，但受应变影响不大[15] 。KOO等人也研究了磁流变弹性体的动态压缩性能，发现磁流变效应随磁场及频率的增加呈增加的趋势，此外，他们还建立了磁流变弹胜体的动态压缩性能模型[16]。本实验室廖国江等人对压缩状态下磁流变弹性体的法向力也进行了研究，分析了单加载及循环加载磁场、颗粒分布和温度等因素对压缩性能的影响[17] 。
在本课题中，我们使用动态热机械分析仪和流变仪对磁流变弹性体的动态力学性能进行测试，通过这两个测试系统，主要可以测得磁流变弹性体的剪切储能模量和损耗因子等性能。
三．磁流变弹性体研究存在的问题[18]
