具有高阻尼特性的新型磁性橡膠材料研究和開發(fā)

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1、具有高阻尼特性的新型磁性橡膠材料研究和開發(fā)項(xiàng)目可行性報(bào)告具有高阻尼特性的新型磁性橡膠材料研究和開發(fā)一、項(xiàng)目可行性報(bào)告(-)立項(xiàng)的背景和意義永磁材料是發(fā)現(xiàn)和使用最早、發(fā)展迅速和應(yīng)用廣泛的磁性材料,已經(jīng)成為與半導(dǎo)體等并駕齊驅(qū)的四大基礎(chǔ)功能材料之一。事實(shí)上,永磁材料是一個(gè)貯能器,它把外磁場(chǎng)對(duì)它所做的磁化功以磁能的形式儲(chǔ)存起來(lái),利用材料磁極的相互作用和氣隙的磁場(chǎng),實(shí)現(xiàn)機(jī)械能或聲能與電磁能的相互轉(zhuǎn)換,從而做成種類繁多的永磁功能器件。這些永磁功能器件已成為計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)信息、通訊、航空航天、交通、辦公自動(dòng)化、家電、人體健康與保健等高新技術(shù)領(lǐng)域的核心功能器件。因此,永磁材料已成為高新技術(shù)、新興產(chǎn)業(yè)與社會(huì)進(jìn)步

2、的重要物質(zhì)基礎(chǔ)應(yīng)用中的永磁材料,主耍包括錢鐵硼、彩鉆、鋁銀鉆和永磁鐵氧體等。在永磁材料大家族中,永磁鐵氧體的綜合磁性能較低,但由于原材料豐富、性價(jià)比高、工藝簡(jiǎn)便成熟、抗退磁性能優(yōu)良,又不存在氧化問(wèn)題,在很多領(lǐng)域還是理想的永磁材料。鋁鐮鉆和彩鉆永磁材料的居里溫度高、溫度穩(wěn)定性好,但磁性能低而價(jià)格高,應(yīng)用受到明顯限制,正逐漸被綜合性能優(yōu)異的敘鐵硼稀土永磁所取代。欽鐵硼具有磁性能高、資源豐富和價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn),磁性能比永磁鐵氧體高10倍,比彫鉆高1倍,矯頑力和磁能積也顯著高于鋁篠鉆。按制造方法不同,永磁材料可分為兩類:一類是粘結(jié)磁體,主要用于電子、電氣設(shè)備的小型化領(lǐng)域;另一類是燒結(jié)磁體,主要滿足高矯頑

3、力、高磁能積的要求。其中粘結(jié)磁體是由磁性粉末與可撓性好的橡膠、樹脂等粘結(jié)材料相混合,按需求直接成型為各種形狀的永磁部件,它的最大優(yōu)點(diǎn)是具有很高的特性價(jià)格比。由枚鐵硼磁粉和橡膠基體制成的磁性橡膠材料,逐漸發(fā)展成為一種新型的多功能復(fù)合粘接永磁材料。與燒結(jié)磁體相比,磁性橡膠材料具有保磁力大、密度小、高均一性與可撓性好等優(yōu)點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于玩具、無(wú)線電通訊技術(shù)、汽車、家用電器、電子計(jì)算機(jī)的記憶裝置、密封條及醫(yī)療器械等眾多高新技術(shù)領(lǐng)域中。近年來(lái),阻尼型磁性橡膠材料作為一種性能優(yōu)異的減震材料受到了高度重視。磁性橡膠材料既可以起到彈性阻尼作用,同時(shí)磁性■彈性能量的相互轉(zhuǎn)化又可以產(chǎn)生磁■機(jī)械耦合阻尼,因此可以

4、起到高效減震作用,是一種很有發(fā)展前途的減震材料。以汽車工業(yè)為例,磁性橡膠材料的使用可以大幅度提高汽車行駛過(guò)程屮的舒適性、穩(wěn)定性和安全性。近年來(lái),國(guó)外研究者已將磁性阻尼橡膠材料作為關(guān)鍵組元用于磁性減震,有效抑制了噪聲源的傳播了,解決了隔震和承載的矛盾。國(guó)內(nèi)己開始了阻尼型磁性橡膠材料的研究,但在磁性能和力學(xué)性能等方面均與國(guó)外同類產(chǎn)甜有一定差距。主要存在的問(wèn)題有:一是磁性橡膠復(fù)合材料的阻尼系數(shù)低,遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際使用需求;二是磁性粉末與橡膠基體的結(jié)合強(qiáng)度不夠,磁粉容易在制備過(guò)程中團(tuán)聚、且易在使用過(guò)程中從基體脫落,尤其在高載荷下使用時(shí)材料服役壽命短。因此,改善磁性粉末與基體材料橡膠的結(jié)合強(qiáng)度,改進(jìn)磁性

5、材料與橡膠的復(fù)合技術(shù),獲得高阻尼系數(shù)的新型磁性橡膠材料,是阻尼型磁性橡膠材料的發(fā)展趨勢(shì)。木課題組在磁性橡膠領(lǐng)域較早地開展了研究,具有扎實(shí)的研究基礎(chǔ)和豐富的工作積累。與我省磁性材料行業(yè)的龍頭企業(yè)開展了產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合開發(fā),研制的阻尼型磁性橡膠材料,斷裂伸長(zhǎng)率不低于400%,最大磁能積超過(guò)0.7MGOe,接近國(guó)際先進(jìn)水平;但是該材料的阻尼系數(shù)與國(guó)際先進(jìn)水平相比還有一定的差距。若在已有成果基礎(chǔ)上,進(jìn)一步優(yōu)化磁粉和橡膠基體的配比、改善磁粉與橡膠基體的相容性、優(yōu)化磁粉與橡膠復(fù)合工藝,完全有可能開發(fā)岀具有國(guó)際領(lǐng)先水平的高阻尼特性新型磁性橡膠。浙江省已成為我國(guó)乃至全球最主要的磁性材料生產(chǎn)基地,具有產(chǎn)業(yè)規(guī)模大、生

6、產(chǎn)企業(yè)多、種類齊全的特點(diǎn),永磁材料的總產(chǎn)值占全球的一半左右,在寧波、東陽(yáng)等地區(qū)已成為經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)。中國(guó)的稀土資源十分豐富,稀土儲(chǔ)量占世界的60%以上,發(fā)展稀土永磁材料在我國(guó)尤其具有巨大的資源優(yōu)勢(shì)。我省磁性材料生產(chǎn)企業(yè),包括一些大型生產(chǎn)企業(yè),在磁性橡膠材料方面技術(shù)儲(chǔ)備少,自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)很少或幾乎沒有。本項(xiàng)目將通過(guò)自主技術(shù)創(chuàng)新,開發(fā)兼具高阻尼特性與高磁性能的新型磁性橡膠材料,填補(bǔ)國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域空白。項(xiàng)目適應(yīng)了國(guó)內(nèi)外磁性橡膠材料發(fā)展的趨勢(shì),必將推動(dòng)高阻尼特性磁性橡膠在汽車工業(yè)等領(lǐng)域中的應(yīng)用,并為預(yù)防地震等自然災(zāi)害提供新型減震材料。該項(xiàng)目一旦順利完成,必將為我省磁性材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展開辟出新方向,改變我國(guó)在

7、磁性橡膠材料方面研發(fā)落后于國(guó)外的局面,對(duì)推動(dòng)我省和我國(guó)磁性材料的自主創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級(jí)具有重大意義。(-)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)磁性橡膠從20世紀(jì)90年代問(wèn)世以來(lái)發(fā)展迅速,應(yīng)用越來(lái)越廣泛[1

8、。阻尼型磁性橡膠是由磁粉與橡膠復(fù)合而成的一種結(jié)構(gòu)■功能一體化復(fù)合材料,由于融合了橡膠彈性阻尼、磁性阻尼以及負(fù)載接觸面的空氣阻尼等相互作用,與傳統(tǒng)的阻尼減震橡膠比較,其阻尼效果顯著。因此,具有高阻尼特性的磁性橡膠材料作為一種

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