如何利用磁场提高磁流变液特性？

除了以上方法，改善TPU 阻尼性能的方法还有压电阻尼材料改性、磁流变体改性等。

1. 压电阻尼材料改性

利用压电阻尼材料改性TPU 得到TPU 压电阻尼复合材料。该复合材料的阻尼机理是一种基于压电—导电的全新阻尼机理（图6－21）。压电阻尼材料是通过机械能转换为电能，再由电能转换为热能而耗能的。当声波或振动能传递到材料的压电相时，压电粒子便受到振动力的作用，由于压电效应而将机械能转化为电能，在材料内部产生交流电压。如果材料内部具有适当的导电回路，则产生的电能便又转化为热能而耗散，振动能迅速衰减，从而达到减振的目的。由此可以看出，压电阻尼材料在黏弹性阻尼材料自身减振的基础上，又增加了压电和导电部分所损耗的能量，因此其减振性能高于传统的黏弹性阻尼材料。

图6-21　压电—导电阻尼机理(https://www.xing528.com)

（a）压电粒子产生电势差；（b）导电回路产生焦耳热；（c）达到减振效果

曹巍等以热塑性聚氨酯弹性体为基材，引入聚苯胺（PANI）和PZT，通过辐照和极化处理，制备了以PANI 作导电通道的聚氨酯压电阻尼材料。通过对压电阻尼复合材料阻尼和介电性能测试，发现TPU／PZT／PANI 复合压电阻尼材料具有宽的阻尼温域和高的损耗系数，复合材料的介电常数随着PZT 和PANI 含量的增加而增大，可以较大程度提高TPU 复合材料的介电性能。孙明月以聚酯－聚醚混合型热塑性聚氨酯弹性体为基体、聚偏氟乙烯（PVDF）为压电功能体，制备了PVDF／TPU 压电阻尼材料。发现复合材料的介电常数随PVDF 含量的增加而逐渐增加，且质量配比为PVDF∶TPU ＝8∶2 时的介电常数最大，最大为11.84；随着复合材料中TPU 组分的增加，最大损耗因子增大。除此之外他还研究了导电炭黑和ZnO 晶须对PVDF／TPU 压电复合材料阻尼性能的影响，得出导电炭黑不会对复合材料的阻尼性能产生影响，ZnO 晶须的形状和含量对复合材料的介电损耗影响不大。顾丹以热塑性聚氨酯弹性体为基体，压电陶瓷作为压电材料、石墨烯作导电材料经极化得到阻尼减振复合材料。

2. 磁流变体改性

磁流变体或磁流变液（magnetorheological fluid，MRF）是在外加磁场作用下流变特性发生急剧变化的材料，其基本特征是在强磁场作用下能在瞬间（毫秒级）从自由流动的液体转变为半固体，呈现出可控的屈服强度，而且这种变化是可逆的。磁流变体一般采用基液转换法由人工合成，主要由易磁化的铁磁性颗粒、母液油和稳定剂三种物质构成。磁场对磁流变液的黏度、塑性和粘弹性等特性的影响称为磁流变效应。性能良好的磁流变体应具有屈服应力大、沉降稳定性好、零磁场黏度低、响应时间快、工作温度范围宽、使用寿命长等特点；是当前智能材料研究的一个重要分支，具有巨大的发展潜力。

磁流变TPU 是由TPU 基体、磁性颗粒、添加剂组成的一种新型磁控智能材料。在外加磁场后，磁流变弹性体的模度（刚度）、阻尼等性能能够得到实时可逆的控制，在隔振缓冲、磁控传感、减振吸声等领域具有广阔的应用前景。磁流变TPU 兼备了磁流变材料和TPU 的优点，它克服了磁流变液沉降稳定性差的缺点，同时TPU 基体限制了铁磁颗粒的运动，使得控制响应快、可控性好。Mitsumata 等用热塑性聚氨酯弹性体和羰基铁粒子获得了一种动态模量变化剧烈且可逆的新型磁流变弹性体，当施加500 mT 磁场时，磁性弹性体的储存模量增加了277 倍，损耗模量增加了96 倍，且具有较高的韧性。