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瑞士研究人員研發新型磁致感應形狀記憶復合材料
【字體:
2019/6/21 10:41:27
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瑞士保羅謝爾研究所(PSI)和蘇黎世聯邦理工學院(ETH Zurich)的研究人員成功研發出一種可由磁性條件激勵其形狀記憶效應的新型復合材料。當被放入磁場中時材料將保持某種特定的形狀。新型復合材料與傳統磁感應形狀記憶材料不同,它由聚合物和嵌入其中的所謂磁流變液體的液滴組成。這種新型復合材料的應用領域包括醫藥、航空航天、電子和機器人。該研究結果發表在科學期刊Advanced Materials上。        新材料的變化過程從視頻中看起來就像一個魔術:在施加磁場之前,黑色條狀材料在平臺上保持柔軟狀態,沒有表現出任何更多的性狀。黑色條狀材料由兩種成分組成:硅基樹脂聚合物和水與甘油的混合液滴,其中漂浮著微小羰基鐵顆粒。后者提供材料的磁性和形狀記憶效應。如果用鑷子將復合材料強制扭曲成某種形狀然后暴露在磁場中,即使取下鑷子也能保持扭曲形狀。只有當磁場也被移除時,材料才會恢復其原始形狀。      到目前為止,傳統形狀記憶復合材料多由聚合物基體樹脂和金屬粒子填料組成。然而保羅謝爾研究所和蘇黎世聯邦理工學院的研究人員使用水滴和甘油將磁性粒子嵌入聚合物基體樹脂中。通過這種方式,研究人員得到了類似于牛奶的磁流變液滴分散體。        就像牛奶中的微小的脂肪滴分散在水溶液中一樣,細小的磁流變液滴也均勻地分布在復合材料中!坝捎诜稚⒃诰酆衔锘w中的磁敏相是液體,因此施加磁場時產生的力比以前報道的要大得多,”保羅謝爾研究所介觀系統研究組負責人兼蘇黎世聯邦理工學院教授Laura Heyderman解釋道,“如果磁場作用在復合材料上,它會變硬。這種新的材料概念只能通過磁性材料和柔性材料兩個完全不同領域的專業團隊之間的合作來實現!        通過與磁場方向一致形成形狀記憶效應      研究人員在保羅謝爾研究所的瑞士光源(SLS)X射線檢測設備的幫助下研究了這種新材料。在X射線斷層圖像中,他們發現聚合物中液滴的長度在磁場的影響下變長,并且液體中的羰基鐵顆粒至少部分地沿著磁力線排列。這兩個因素使測試材料的剛度提高了30倍。      除了較高的力之外,新材料的磁致形狀記憶效應具有更多優勢。大多數形狀記憶材料會對溫度變化做出反應。在醫療應用中會導致兩個問題。首先過多的熱量會損害人體的細胞。其次無法保證形狀記憶材料的均勻升溫。通過磁場條件激勵形狀記憶效應可以避免這兩個缺點。      用于醫學和機器人的機械活性材料      新型復合材料可以在醫學、太空飛行、電子和機器人技術領域中得到廣泛應用。例如,在醫學領域,進行血栓微創手術時可改變通過血管的手術導管的硬度,減輕患者副作用。在太空探索領域,形狀記憶材料可用于探測漫游車上自行充氣或折疊的輪胎。在電子設備領域,軟功能材料可用于柔性電源、數據電纜或可穿戴設備。形狀記憶材料也為機器人領域創造了新的可能性,例如可以在沒有馬達的情況下執行機械運動。 文章來源:http://www.chinacompositesexpo.com/cn/news-detail-288-8160.html

 

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