第５ｌ卷第８期 ２０１７年８月 西 安 交 通 大 学 学 报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＸＩ’ＡＮ ＪＩＡＯＴＯＮＧ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ Ｖｏ１．５ｌ ＮＯ．８ Ａｕｇ．２０１７ ＤＯＩ：１０．７６５２／ｘｊｔｕｘｂ２０１７０８０２０ 离子液体型离子聚合物金属复合材料的 封装及变形性能 罗斌 ，朱子才 ，陈花玲 。，王延杰。 （１．西安交通大学机械工程学院，７１００４９，西安；２．西安交通大学机械强度与振动国家 重点实验室，７１００４９，西安；３．河海大学机电工程学院，２１３０２２，江苏常州） 摘要：针对水基离子聚合物金属复合材料（ＩＰＭＣ）在空气中性能不稳定且存在松弛变形这一问 题，使用离子液体替代水作为ＩＰＭＣ内部溶剂，采用光固化材料对该材料进行表面封装，测试水基 ＩＰＭＣ和离子液体型ＩＰＭＣ封装前后的驱动性能，对比水基ＩＰＭＣ和离子液体型ＩＰＭＣ在空气中 的长期稳定性能。实验结果表明：在２ Ｖ电压驱动下，离子液体型ＩＰＭＣ的松弛变形消失，输出力 和位移虽有所减小，但该类型ＩＰＭＣ可以承受高的驱动电压；在８ Ｖ电压作用下，离子液体型 ＩＰＭＣ封装后的材料变形为１２ ｍｍ，输出力达到０．８ ｍＮ；封装后的离子液体型ＩＰＭＣ的整体质量 基本维持不变，驱动性能基本稳定，满足在空气中长期使用的要求。 关键词：离子聚合物金属复合材料；松弛；驱动性能；封装 中图分类号：ＴＢ３３１ 文献标志码：Ａ 文章编号：０２５３－９８７Ｘ（２０１７）０８—０１２２－０６ Ａ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｄｒｉｖｅ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｉｏｎｉｃ Ｐｏｌｙｍｅｒ—Ｍｅｔａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｉｏｎｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｔｙｐｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｌａｙｅｒ ＬＵＯ Ｂｉｎ ，ＺＨＵ Ｚｉｃａｉ ，ＣＨＥＮ Ｈｕａｌｉｎｇ ～，ＷＡＮＧ Ｙａｎｊｉｅ。 （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ ７１００４９，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，Ｘｉ’ａｎ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ ７ｌ００４９，Ｃｈｉｎａ；３．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｏｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２１３０２２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｉｏｎｉｃ ｐｏｌｙｍｅｒ—ｍｅｔａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ａｒｅ ｌｉｍｉｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ａｉｒ ｄｕｅ ｔＯ ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ａｎｄ ｕｎｓｔａｂｌｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎ ｈｉｇｈ ｈｕｍｉｄｉｔｙ ｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅ，ｉｏｎｉｃ ｌｉｑｕｉｄ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔＯ ｒｅｐｌａｃｅ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｗａｔｅｒ ａｓ ｓｏｌｖｅｎｔ。ａｎｄ ｔｈｅ ＵＶ ｐａｃｋａｇｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｔＯ ｍａｉｎｔａｉｎ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｗａｔｅｒ—ｂａｓｅｄ ＩＰＭＣ ａｎｄ ｉｏｎｉｃ ｌｉｑｕｉｄ—ｂａｓｅｄ ＩＰＭＣ ａｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｂｅｆｏｒｅ ａｎｄ ａｆｔｅｒ ｐａｃｋａｇｉｎｇ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔｓ ｉｓ ｅｌｉｍｉｎａｔｅｄ ｗｈｅｎ ｉｏｎｉｃ １ｉｑｕｉｄ－ｂａｓｅｄ ＩＰＭＣ ｉｓ ｄｒｉｖｅｎ ｂｙ ＤＣ ｖｏｌｔａｇｅ．Ｔｈｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｗｉｔｈ ｉｏｎｉｃ ｌｉｑｕｉｄ ｔｙｐｅ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ ｌａｙｅｒ ｃａｎ ｂｅａｒ ｈｉｇｈｅｒ ｖｏｌｔａｇｅ ｔＯ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｄｒｉｖｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｔｈｅ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｒｅａｃｈｅｓ ｔｏ １ ２ ｍｍ，ａｎｄ ｔｈｅ ｏｕｔｐｕｔ ｆｏｒｃｅ ｉｓ ０．８ ｍＮ．Ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｆｔｅｒ ｐａｃｋａｇｉｎｇ ｋｅｅｐ ｕｎｃｈａｎｇｅｄ ａｎｄ ｓａｔｉｓｆｙ ｔｈｅ ｓｅｒｖｉｃｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｉｎ ａｉｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｏｎｉｃ ｐｏｌｙｍｅｒ—ｍｅｔａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ；ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ；ｄｒｉｖｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｐａｃｋａｇｉｎｇ 电致动聚合物（ｅｌｅｃｔｒｏａｃｔｉｖｅ ｐｏｌｙｍｅｒ，ＥＡＰ）是 ２０世纪快速发展起来的一种新型智能材料，这类材 收稿日期：２０１６—１２ １５。 作者简介：罗斌（１９８７一），男，博士生；王延杰（通信作者），男，博士，讲师。 基金项目：国家自 然科学基金重大研究计划资助项目（９１６４８１１０）；国家自然科学基金青年基金资助项目（５１５０５３６９）。 网络出版时间：２０１７—０５—１５ 网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／６１．１０６９．Ｔ．２０１７０５１５．１９５１
聚合物流变试验及应用
聚合物流变试验是指通过外力作用下测量材料的流动性和变形性质的实验方法。它主要应用于测定聚合物材料在不同温度、压力和剪切速率条件下的流变特性，为材料的设计和加工提供重要的参考依据。
聚合物材料的流变特性与材料的结构、分子量分布、共聚能力等因素密切相关。聚合物在受力作用下会发生流变行为，包括剪切变形、蠕变和弹性回复等。聚合物流变试验能够定量地反映出材料的流变性质，包括黏度、剪切应力、弹性模量等。
常见的聚合物流变试验有旋转粘度法、挤出流变法、动态力学分析法等。旋转粘度法是通过旋转流变仪来测量材料的粘度，能够得到材料在不同剪切速率下的流变曲线。挤出流变法是将材料通过模具挤出，通过测量挤出压力来反映材料的流变性质。动态力学分析法是利用动态力学分析仪，通过对材料施加振动或周期性应变来测量其弹性模量、剪切模量等参数。
聚合物流变试验在聚合物材料的研究与应用中具有重要作用。首先，它可以帮助研究者了解聚合物材料的流变性质，为聚合物材料的设计和合成提供依据。其次，聚合物流变试验可以评估聚合物材料的加工性能，包括熔融加工和成型加工等。通过对材料的流变特性进行测定，可以确定最佳的加工工艺参数，以提高材料的加工效率和产品质量。此外，聚合物流变试验还可以判断聚合物材料的稳定性和变形行为，为聚合物材料的应用提供参考。
在聚合物材料的应用中，聚合物流变试验可以用于评估材料的性能和使用寿命。通过测量材料的流变特性，可以了解其在不同应力条件下的变形行为，以预测材料在实际应用中的稳定性和可靠性。此外，聚合物流变试验还可以用于研究聚合物材料的改性和加工过程中的变形行为。通过对材料的流变特性进行研究，可以改进材料的性能，并提高材料的加工性能和机械性能。
综上所述，聚合物流变试验是研究聚合物材料流变性质的重要手段。通过测定和分析材料的流变特性，可以评价和改善材料的加工性能和使用性能，为聚合物材料的设计和应用提供科学依据。在未来的研究和应用中，聚合物流变试验将继续发挥重要作用，促进聚合物材料领域的发展与进步。
前言
针对结晶型聚合物在结晶过程中出现的相转变和热力学性能变化，传统方法主要采用差示扫描量热仪(DSC)进行程序升降温测试，通过热焓值的变化研究结晶行为，并配以热台偏光显微镜对相转变后晶核的形成和晶体的生长加以直观观察。而对于相转变前聚合物分子链的变化，可通过流变学参数(即凝胶转变点)来确定聚合物的早期结晶行为。这在静态和实际生产过程中不可避免的剪切条件下均适用，但必须保证在剪切过后尚无晶核生成。而且在聚合物的整个结晶过程中，熔体微观物理状态的变化将引起宏观流变学参数的相应变化，所以可实时检测熔体流变学参数的变化来分析整个结晶过程。
1凝胶转变点
对于结晶型聚合物，早期结晶过程性能的转变表现为液一固相微结构的转变。国外研究者[1-2]利用流变技术研究结晶过程的凝胶转变，并将液一固相转变点确定为凝胶点。在此基础上，Fu[3]和Winter[4]利用自相似松弛形式也研究了凝胶点，且临界凝胶点参数可由式(1)～(3)得到[5-6]：
G(t)-St，20o (1)
H(λ)=Sλ-n/Γ(n),λ0
tanδ=G"／G'=tan(n兀／2)， ω<1／λ0 (3)
式中S--凝胶硬度
n--临界松弛指数
Γ(n)--伽玛函数
卜黏弹相转变角，与动态模量的比值有关
G'--储能模量，MPa
G"--损耗模量，MPa
γ0--在低频区内从平缓橡胶态转变到倾斜区的松弛时间，即G'与G"对频率所作曲线的交点对应的时间
根据式(3)确定，在低频下tanδ随着频率的变化表现为常数时，则该点为临界凝胶点，这是决定凝胶点的一个很简单的方法。然而为了保证凝胶点测定的准确性，必须使聚合物熔体在较低的结晶度条件下完成。为此，Salvatore Coppola[7]采用“逆相淬火”的方法控制聚合物的结晶度，即先将样品完全熔融，然后快速降温(淬火)至所需结晶度，这个过程的控制需要以晶体生长速率的大小和过冷度的大小为基础。在不同的淬火条件下，通过流变方法测定模量的变化，并计算聚合物的结晶动力学。
湖南有色金属 ＨＵＮＡＮ ＮＯＮＦＥＲＲＯＵＳ ＭＥＴＡＬＳ 第２３卷第５期 ２００７年ｌＯ月
・材料・
２ １ ２４铝合金高温压缩流变形行为研究
刘 坚，毛大恒，湛利华，冯 广
（中南大学，湖南长沙４１００８３）
摘要：采用圆柱试样在Ｇｌｅｅｂｌｅ一１５００热／力模拟试验机上进行高温压缩变形试验，研究了２１２４ 铝合金在高温塑性变形过程中流变应力的变化规律。试验在变形温度为３５０～４８０℃、应变速率 ０、０１～１０ ｓ 的条件下进行。结果表明：应变速率和变形温度的变化对合金稳态流变应力有明显 的影响，在低应变速率条件下，流变应力开始随应变增加而增大，达到峰值后趋于平稳，表现出近稳 态特征；而在高应变速率条件下，应力出现强烈锯齿波动，达到峰值后随着应变的增加锯齿波动趋于
平缓；２１２４铝合金高温塑性变形时的流变行为可用Ｚｅｎｅｒ—Ｈｏｌｌｏｍｏｎ参数的双曲正弦函数来描述。
关键词：２１２４铝合金；流变应力；热压缩变形；变形激活能 中图分类号：ＴＧ３３９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３—５５４０（２００７）０５—００２６—０４
２１２４铝合金属ＡＩ—Ｃｕ—Ｍｇ系高强耐热铝合
金。它是在２０２４铝合金的基础上，通过降低杂质元
素的含量而改善合金的强度、塑性、断裂韧性的一种
新型合金…。
该合金主要用于航空航天器结构件的制造 Ｊ。
国内材料研究者对一些金属及其合金的热变形行为
的研究已有较多报道，而有关２１２４铝合金热压缩变
形行为的研究鲜有报道，国外这方面的资料大部分
还处于保密状态。因此为了全面了解该合金在高温
下的流变行为，本文采用动态热模拟技术对２１２４铝
合金进行高温压缩试验，分析了该铝合金的流变应
力行为，求解了相关材料常数，回归出变形抗力模
型，为制定合理的热加工工艺，有效地控制产品的组
织性能，提高产品质量提供理论和实践依据。
１材料及试验方法
试验材料采用某公司提供的经时效处理的２１２４
