Page 58 - 《精细化工》2022年第12期

第 39 卷第 12 期 精 细 化 工 Vol.39, No.12
2 022 年 12 月 FINE CHEMICALS Nov. 2022

功能材料

磁、热双重响应的 Fe O /EUG 形状记忆
3
4
复合材料的制备及性能

韩雨霏 1,2 ，李 旭 1,2 ，康海澜 1,2 ，王 娜 1,2 ，方庆红 1,2 ，李 龙 1,2*

（1. 沈阳化工大学 材料科学与工程学院，辽宁 沈阳 110142；2. 沈阳化工大学 辽宁省橡胶弹性体重点
实验室，辽宁 沈阳 110142）

摘要：通过机械加工使 Fe 3 O 4 纳米粒子分散在杜仲橡胶（EUG）基体中，制得磁、热双响应形状记忆 Fe 3 O 4 /EUG
复合材料。采用 SEM、万能试验机、DSC、动态热机械分析（DMA）仪、感应加热设备和红外热成像仪对 Fe 3 O 4 /EUG
复合材料进行了表征。探究了 Fe 3 O 4 纳米粒子含量对 Fe 3 O 4 /EUG 复合材料的升温速率、磁响应形状回复率、Fe 3 O 4
纳米粒子的分散状态及力学性能的影响。结果表明，Fe 3 O 4 纳米粒子含量≥30%（以 EUG 的质量为基准，下同）
时，Fe 3 O 4 在硫化 EUG 基体中有轻微团聚现象。Fe 3 O 4 具有补强作用，Fe 3 O 4 /EUG 复合材料在高温（60 ℃）下
力学性能均有提高，Fe 3 O 4 /EUG-50（Fe 3 O 4 纳米粒子含量为 50%）比 EUG 的 800%定伸应力提升了 47%。DMA
测试表明，Fe 3 O 4 /EUG 复合材料在 3 次循环下的形状固定率和形状回复率均>98%。随着 Fe 3 O 4 含量的增加，
Fe 3 O 4 /EUG 复合材料在感应磁场中温升速度提高，可实现快速无接触式加热，最短在 12 s 即可实现形状回复。
关键词：杜仲胶；Fe 3 O 4 纳米粒子；磁响应生热；形状记忆；功能材料
中图分类号：TQ332.2 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2022) 12-2424-07

Preparation and properties of shape memory Fe 3O 4/EUG
composites with magnetic and thermal dual response

1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
HAN Yufei , LI Xu , KANG Hailan , WANG Na , FANG Qinghong , LI Long 1,2*
（1. College of Materials Science and Engineering, Shenyang University of Chemical Technology, Shenyang 110142,
Liaoning, China; 2. Liaoning Provincial Key Laboratory of Rubber & Elastomer, Shenyang 110142, Liaoning, China）
Abstract: Shape memory Fe 3O 4/EUG composites exhibiting magnetic and thermal dual response were
prepared from mechanical dispersion of Fe 3O 4 nanoparticles in Eucommia ulmoides gum (EUG) matrix, and
characterized by SEM, universal testing machine, DSC, dynamic thermomechanical analyzer, induction
heating equipment and infrared thermal imager. The effects of Fe 3O 4 nanoparticle content on heating rate,
magnetic response shape recovery, Fe 3O 4 nanoparticles dispersion state and mechanical properties of Fe 3O 4/
EUG composites were then explored. The results demonstrated that Fe 3O 4 showed slight agglomeration in
the vulcanized EUG matrix when its content≥30% (based on the mass of EUG, the same below). The
mechanical properties of Fe 3O 4/EUG-50 composites were improved at high temperature (60 ℃), and the
tensile strength was 47% higher compared with that of EUG, indicating the reinforcing effect of Fe 3O 4.
DMA test showed that both the fixation and recovery rate of Fe 3O 4/EUG composites remained above 98%
after recycled three times. Moreover, the temperature rise rate of Fe 3O 4/EUG composites increased along
the Fe 3O 4 content increase in the induction magnetic field, leading to rapid non-contact heating and rapid
shape recovery, which could be realized in as short as 12 s.
Key words: Eucommia ulmoides gum; Fe 3O 4 nanoparticles; magnetic response heat generation; shape
memory; functional materials

收稿日期：2022-03-21; 定用日期：2022-06-07; DOI: 10.13550/j.jxhg.20220249
基金项目：国家重点研发计划“科技冬奥”专项（2019YFF0302004）；辽宁省教育厅青年项目（LQ2020006）；辽宁省重点研发计划
项目
作者简介：韩雨霏（1997—），女，硕士生。联系人：李 龙（1984—），男，讲师，E-mail：lilong@syuct.edu.cn。