MRF/PDMS磁响应液体复合膜的制备及应用研究

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磁流变弹性体作为一类智能材料,主要由非磁性的弹性基质和分散其中的磁性颗粒组成,具有优异的非接触磁响应性能。液体门控膜作为一种新型的液体复合膜材料,门控液依靠毛细管力作用稳定填充于孔内,具有优异的可逆开关性、临界压强可调性、抗污性、超滑减阻等优点。本文基于磁流变弹性体材料的非接触磁响应和液体门控机制,设计并构建了一种稳定的磁响应液体复合膜,并研究了其在气/水分离领域和药物释放领域的应用。主要研究内容及相关结果如下:1、制备并表征了掺杂不同磁性组分和含有不同磁流变液(MRF)掺杂量的聚二甲基硅氧烷(PDMS)基磁响应弹性体膜。结果表明,以MRF作为磁性组分的膜具有优异的成膜能力和磁控形变能力;MRF掺杂量为20 wt%、25 wt%、30 wt%的样品均表现出优异的磁性能和力学性能,考虑到成本问题,选择MRF掺杂量为20 wt%的MRF/PDMS磁响应弹性体膜用于构建磁响应液体复合膜。2、磁响应弹性体膜激光成孔并浸润门控液后可制得MRF/PDMS磁响应液体复合膜,对不同门控液与膜的浸润性和磁响应液体复合膜的系统稳定性进行了研究。结果表明,以二甲基硅油作为门控液的磁响应液体复合膜具有优异的稳定性,且磁场的引入对膜的稳定性无影响。此外,该膜还表现出优异的抗污性能。3、利用空气和水通过MRF/PDMS磁响应液体复合膜的跨膜压强的差异性,自主搭建气/水分离系统进行了无磁场和外加磁场(2200 Gs)时的气/水分离实验。结果表明,MRF/PDMS磁响应液体复合膜在无磁场和外加磁场时均能实现气/水分离,但是在磁场作用下实现气/水分离所需的压强值低于无磁场作用时所需的压强值,能达到23.1%的节能量。4、设计并自制了磁响应药物释放装置,进行防漏测试后,使用同一片膜先后进行了裸膜和浸润二甲基硅油的MRF/PDMS磁响应液体复合膜的药物释放实验。结果表明,相比裸膜,磁响应液体复合膜因门控液的超滑减阻效应,在较低磁场强度下即能远程快速释放药物,并且药物释放量随着磁场强度的增大而增大。
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