基于磁流变弹性体膜的可控疏水表面制备与表征

针对目前超疏水表面制备工艺复杂、成本高等问题,采用工艺简单的磁场调控方法,基于磁致链化效应,将磁性颗粒-聚二甲基硅氧烷复合材料薄膜前驱体在外加匀强磁场作用下固化,得到具有微纳粗糙结构的可控疏水性磁流变弹性体膜(MREF)。利用扫描电子显微镜(SEM)和接触角测量仪对其表面形貌和润湿性进行表征分析。结果表明,制备的磁流变弹性体膜具有随机分布的微米级山状突起结构,通过控制制备磁场强度可以改变表面粗糙度特征,水滴接触角从110°提高到158.2°,呈现超疏水特性。进一步研究表明,通过控制磁性颗粒粒径尺度、磁性颗粒质量分数、薄膜厚度等因素,可以构建不同表面特征的磁流变弹性体膜,进而实现对表面疏水性的调控。

磁流变弹性体薄膜曲面微结构在磁场中的形变

磁流变弹性体(Magnetorheological Elastomers,MRE)是一类热力学性能、磁学性能等特性均可利用外部磁性效应来调控的智能材料。MRE薄膜是尺寸非常小的磁流变弹性体,在磁场作用下可发生拉伸、弯曲等形变。将MRE薄膜曲面微结构模型简化,通过有限元分析的方法研究MRE薄膜曲面微结构在不同磁场强度大小和不同磁场方向下的形变。分析表明:随着磁场强度增大,MRE薄膜曲面微结构的形变量增大;垂直磁场中,垂直各向异性的MRE薄膜的形变最明显;平行磁场中,平行各向异性的MRE薄膜的形变最明显。