磁流变材料是一种磁控智能复合高分子材料,一般由铁磁性颗粒和非导电弹性基体组成,在外加磁场下作用下发生磁流变效应并形成链状结构。该结构使得磁流变材料不仅具有良好的力学机械性能而且还具备导电特性,与普通导电高分子复合材料的导电类似,可广泛应用于各类传感器、仿生皮肤等领域,具有较高的实用价值。针对这种特性,作了以下研究。首先开展了对磁流变液(Magnetorheological fluids,简称MRF)和磁流变弹性体(Magnetorheological elastomer,简称MRE)的制备工艺研究。确立了颗粒预处理工艺,包括颗粒包覆工艺以及颗粒结构的微观分析。通过对内部颗粒结构的微观观测可知,在磁场作用下颗粒逐步形成相互独立的单链,随着外加磁场强度的增加,颗粒链之间发生交叉聚集并最终形成网状结构。根据这种结构特点设计导电模具并制备了 MRF和MRE的电容导电元件。基于对磁流变材料导电机理的研究,从宏观和微观两方面建立了高频交流环境下的电容模型,并对颗粒间产生的电容进行仿真分析与对数拟合,分析可知颗粒间电容随颗粒间距的增加而减小并且在磁场作用下颗粒间电容比零场下大。建立了等效电容模型,研制了正弦交流实验平台,并分别对MRF和MRE的导电特性进行研究,影响因素包括外加磁场、颗粒体积比、样品高度、炭黑添加剂、外加压力等。在以上理论和仿真分析的基础上对MRF的导电特性进行实验。对实验数据进行处理与分析,研究表明:MRF在外加磁场下电流随频率的增加先增大后减小,表现出明显的电容特性;随着磁场的增加,样品电容增加,导电性增强。在相同磁场条件下,不同颗粒体积比的MRF电流随频率变化趋势均为先增大后减小,整体电容随着颗粒体积比的增加而减小,与仿真结果相一致。炭黑添加剂对MRF的导电性的影响为正相关,随着MRF中导电填料的增加,其电流越大,导电性增强。增加MRF的样品元件高度,电流与电容值均增加,使得MRF的导电性增强。开展了外界激励(外加压力、外加磁场)对不同颗粒体积比的MRE的导电性的研究。由于颗粒的结构化,建立了相邻颗粒作用的偶极子模型,通过实验分析研究可得:MRE导电性对外加压力的变化存在依赖性,随着压力的增加,会使得颗粒间距减小,颗粒接触面增加,形成的导电通道增强,样品导电性增强。基于外加磁场对MRE内部结构的影响,不同颗粒体积比的MRE电容随磁场变化趋势大体相同,随着磁场的增加,电容增加,导电性增强。