磁流变弹性体及其隔震(振)应用研究进展

雷 拓，郭绪新，刘伯权，王沁怡，孙向梅，邓煜生

(长安大学建筑工程学院，陕西西安 710061)

0 引 言

中国是地震频发国家，因地震造成的损失相当惨重，如唐山地震、汶川地震等。传统的抗震设计是基于保证结构具有足够的强度和延性来抵抗地震作用，该方法虽能实现结构“大震不倒”，但结构局部破坏在所难免且往往不易修复。隔震技术因其减震概念明确、技术成熟及减震效果显著而在工程中得到广泛应用[1]。然而，从结构振动控制方式看，目前的隔震技术仍属被动控制范畴，其减震效果直接与地震动特性相关。随着材料科学的发展，以智能材料为驱动的现代隔震技术为工程结构减震控制提供了新的思路。

磁流变材料因其能对外界磁激励做出响应而归为智能材料，包括磁流变液(Magnetorheological Fluid,MRF)[2-5]、磁流变弹性体(Magnetorheological Elastomer,MRE)[2,6-8]等。磁流变效应最早在20世纪40年代由Rabinow[5]发现。Shiga等[9]提出MRE的概念，MRE是将微米级磁性颗粒分散于固态基体材料中，在磁场作用下能够改变自身力学性能，且克服了MRF易沉降、稳定性差、环境污染等不足[10-12]。MRE基体材料主要有硅橡胶、天然橡胶、聚氨酯橡胶等高分子材料。在制备过程中对MRE施加磁场，使磁性颗粒取向的过程称为预结构化，经预结构化的MRE为各向异性材料，而无预结构化MRE则为各向同性，2种材料在力学性能方面差异较大。MRE具有可控性、可逆性以及响应速度快等特点，在医学[13]、汽车制造[14-15]、机械设备[16-19]等方面已有广泛应用。中国在磁流变材料及应用方面的研究起步较晚，但在一些高校及科研院所的努力下取得了一定成果[20-24]。……