磁流變彈性體（Magnetorheological Elastomers, MRE）作為一種新興的智能材料，因其優異的力學特性和快速、可逆的磁致增強效應，近年來受到了國內外研究人員的廣泛關注。與傳統的磁流變液和磁流變塑性體相比，磁流變彈性體能夠有效避免磁性顆粒的沉降和團聚問題，從而顯著提高材料體系的穩定性與承載能力。這一獨特優勢使得磁流變彈性體在功能性電子皮膚、生物醫療設備以及軟體機器人等高新技術領域的研發中得到了廣泛應用。然而，由于基體材料的性能限制，磁流變彈性體的力學性能，尤其是在復雜沖擊載荷環境下的承載能力較為有限。因此，如何在保持磁流變彈性體原有磁流變性能的基礎上，進一步優化材料的抗沖擊性能，具有十分重要的科學意義與應用價值。
圖1. 磁流變彈性體的制備過程、微觀結構表征以及基本磁學性能測試
圖2 磁流變剪切變硬彈性體的基本力學性能表征
圖3 磁流變剪切變硬彈性體的落錘沖擊實驗
圖4 磁流變剪切變硬彈性體的霍普金森桿動態沖擊實驗
圖5 磁流變彈性體的仿生設計與吸能緩沖結構設計
受到自然界中甲蟲外殼內部小梁結構抗沖擊力學機理啟發，研究團隊充分發揮MSSE在多種載荷模式下穩定的承載能力，通過“沖壓-堆疊”工藝設計了一種兼具輕質與優異緩沖性能的陣列式纖毛結構。基于小球自由落體沖擊平臺，系統探究了纖毛堆疊方式與磁場參數對于結構能量耗散率與平均沖擊力的影響。
綜上所述，該工作提出了一種兼具磁流變效應與應變率強化效應的新型磁流變剪切變硬彈性體制備方法。該材料在不同載荷模式下均表現出良好的力學性能，在可調控力-磁耦合抗沖擊領域具有廣闊的應用前景。
原文鏈接：
Dongpeng Wang, Chunyu Zhao, Junjie Yang, Shuyu Lai, Xinyi Wang, Xinglong Gong. Enhanced Mechanical-Magnetic Coupling and Bioinspired Structural Design of Magnetorheological Elastomers. Advanced Functional Materials, 2024, 2419111. DOI: 10.1002/adfm.202419111.
https://doi.org/10.1002/adfm.202419111.
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