氧化石墨烯添加剂对PDMS基磁流变弹性体稳态和动态剪切性能影响的实验研究

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 15:47
文章英文标题
Experimental Investigation on the Effect of Graphene Oxide Additive on the Steady-State and Dynamic Shear Properties of PDMS-Based Magnetorheological Elastomer
正文
本工作采用溶液共混-铸模法制备了填充不同含量氧化石墨烯( GO )添加剂的等熵聚二甲基硅氧烷( PDMS )基磁流变弹性体( MREs )。对制备的MREs的形貌进行了表征,结果表明随着GO含量的增加,GO片层和羰基铁颗粒( CIPs )的均匀分布变得困难。采用平行板流变仪评价了不同磁场强度下磁流变弹性体的稳态和动态剪切性能。研究发现,无论在稳态剪切载荷还是动态剪切载荷下,GO片材的物理刚度效应导致零场剪切模量随GO含量的增加而增大。由于GO与PDMS基体之间的强物理交联作用,使得PDMS基体的化学交联密度随GO含量的增加而降低。因此,高GO含量的MREs表现出更多的类流体行为。在动态剪切载荷作用下,由于PDMS基体的柔韧性增加以及GO片层周围物理交联界面的动态自增强效应,绝对MR效应随GO含量的增加而增大。相对MR效果最高的是填充0.1wt . % GO片材的MREs。然后,由于零场模量提高,GO和CIPs团聚增多,相对MR效应随着GO含量的进一步增加而减小。本研究表明,GO片的加入是制备高磁流变效应新型磁流变弹性体的一种可能途径,同时具有较高的零场刚度和承载能力。
文章内容(英文)
Isotropic polydimethylsiloxane (PDMS)-based magnetorheological elastomers (MREs) filled with various contents of graphene oxide (GO) additive were fabricated by the solution blending-casting method in this work. The morphologies of the produced MREs were characterized, and the results indicate that the uniform distribution of GO sheets and carbonyl iron particles (CIPs) becomes difficult with the increase of GO content. The steady-state and dynamic shear properties of the MREs under different magnetic field strengths were evaluated using parallel plate rheometer. It was found that the physical stiffness effect of GO sheets leads to the increase of the zero-field shear modulus with increasing GO content under both the steady-state and dynamic shear loads. The chemical crosslinking density of PDMS matrix decreases with the GO content due to the strong physical crosslinking between GO and the PDMS matrix. Thus, the MREs filled with higher GO content exhibit more fluid-like behavior. Under the dynamic shear load, the absolute MR effect increases with the GO content due to the increased flexibility of the PDMS matrix and the dynamic self-stiffening effect occurring in the physical crosslinking interfaces around GO sheets. The highest relative MR effect was achieved by the MREs filled with 0.1 wt.% GO sheets. Then, the relative MR effect decreases with the further increase of GO content due to the improved zero-field modulus and the increased agglomerations of GO and CIPs. This study shows that the addition of GO sheets is a possible way to prepare new MREs with high MR effect, while simultaneously possessing high zero-field stiffness and load bearing capability.
来源出处
Journal|[J]PolymersVolume 13, Issue 11. 2021. PP 1777-1777
DOI
https://doi.org/10.3390/POLYM13111777

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