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石墨烯对剪切增稠液挤压流动力学性能的影响

2021-02-22谭柱华

材料科学与工艺 2021年1期

周 浩,谭柱华

(1.武汉理工大学 理学院,武汉430070;2.河北工业大学 机械工程学院,天津 300401)

在振动控制领域,变阻尼和变刚度是当前实现振动半主动控制的两种主要途径,力学性能可变、可调的智能材料在振动降噪领域得到了广泛的应用[1-3]。目前已用于振动控制装置设计的智能流体材料有磁流变液、电流变液、剪切增稠液等,它们均可以通过黏度的变化来实现阻尼的调控,以适应不同的外界加载情况[4-5]。电/磁流变液装置工作时在外部激励下,通过改变电场或磁场来改变材料的黏度特性[6-7]。与电/磁流变液相比,剪切增稠液的流变力学特性随所受到外载荷的剪切速率的变化而变化,不需要外部激励。

剪切增稠液是一种纳米颗粒悬浮液,通常情况下处于流体状态,在一定的外载作用下其黏度会迅速增大甚至达到类固态,当撤去外力时,其又能恢复到流体状态[8-9]。在剪切增稠过程中,其黏度能迅速发生几个量级的改变,从而耗散大量的能量。剪切增稠液显著的能量耗散特性以及无源、自适性等特点,使得其在阻尼器、减振和振动控制装置等方面有着广阔的应用前景[10-11]。

通常剪切增稠液振动控制装置的工作模式有阀模式、剪切模式、挤压模式三种[12-14]。与阀模式和剪切模式相比,在挤压模式下智能流体材料能够产生更大的阻尼力,且具有小位移大阻尼的特点[15-16]。研究剪切增稠液的挤压流动力学性能有助于开发挤压模式下基于剪切增稠液的高性能装置。……

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