2014年4月13日星期日

新型高阻尼材料的研發

新型高阻尼材料的研發

新型高阻尼材料的研發


阻尼材料能防止或減輕機械振動對部件的破壞,高聚物作為傳統的阻尼材料,是利用其玻璃化轉變區內的粘彈性中的粘性阻尼部分,將吸收的機械能或聲能部分地轉變為熱能散逸掉,但其性能的進一歩提高已不太可能。因此,人們正積極探索新的阻尼材料。

  國內外研究動向  美國宇宙工程研究中心於 1991 年提出在壓電陶瓷上外接控制電路,將振動的機械能轉變為電能再轉變為熱能,即通過能量來減振,這一思想引起瞭世人的關註。其後日本理化學研究所和東京大學教授也相繼展開同樣的研究,但由於其結構復雜、成本昂貴,很難實用化。1995 年末,日本組織瞭開發新的高分子系阻尼材料的課題組。在較短的時間內,發明瞭一系列高阻尼新材料,其性能要高出通常的阻尼材料的好幾倍。這種材料是一種有機高分子與小分子的雜化體系。1999 年4 月起,他們由單純的材料開發轉向基礎研究。2002 年 4 月又繼續開發汽車用阻尼材料,有望於 2004 年在汽車上得到推廣使用。與此同時,重新組織瞭功能性小分子分散型高分子阻尼材料課題組,主要從事住宅用減振降噪材料及系統的研發與生產。  研制新材料的主要技術指標和性能  寬溫型 Tanδ>1 的溫度范圍為 50º以上  阻尼性能超過目前的國際先進水平 1 倍以上

  高分子與小分子的雜化體是集多種功能於一身的新的彈性體。可用作新型阻尼材料。高分子系阻尼材料本身不能用作構造材料,它必需粘接在作為振動體的鐵板等構造材料上。因此如果阻尼材料本身就具有粘接性的話,則可省去粘接劑以及粘接工序,這是阻尼材料設計者長年的夢想。在聚丙烯酸脂橡膠和氯化聚丙烯樹脂的混合物中添加受阻酚,不僅可以改善其阻尼性能,而且還顯示瞭比常用的粘接劑好得多的粘接性。

  形狀記憶材料也是最近材料開發的一個熱點。形狀記憶的機理都不外乎是利用分散相的微結晶的融解或玻璃化轉變。由於微結晶融解的再現性較差、而玻璃化轉變又是在一個溫度區域內發生的,所以還很少看到高分子系形狀記憶材料的問世。小分子富有相內的異種分子間的氫鍵的解離是固定在某個溫度處發生, 可以克服前 2 種材料的不足,故高分子與小分子的雜化體是一種很有發展前景的形狀記憶材料。

  另外針對使用中因意外原因而導致材料性能下降或功能喪失,材料的自修復性也日益受到研究人員的關註。氫鍵連接而成的小分子富有相不光是熱可逆的物理交聯,也是機械可逆的物理交聯。一旦塑性變形發生,因氫鍵的解離會導致高分子與小分子間的相互作用暫時消失,但隨著時間的推移、處在橡膠態的材料會自動回復到原來的形狀,最後因氫鍵的動態重組,高分子與小分子間又重新結合在一起、材料的原形也就被固定住。



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