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磁流变塑性体（Magnetorheologicalplastomer,MRP）是一类将磁性颗粒分散到低交联度聚氨酯（polyurethane,PU）中形成的具有磁敏特性的新型磁流变材料。它像橡皮泥材料一样具有良好的可塑性,能够塑造成各种形状。无磁场时,磁性颗粒均匀地分散在PU基体中,不会发生团聚和沉降;当施加一个外部磁场时,PU基体中的磁性颗粒可以克服基体的约束自组装成与磁场方向平行的结构,因此MRP具有良好的稳定性和较高的磁流变效应。此外,这种独特的磁致微观结构演化对MRP的力学、电学及声学性能产生了显著的影响,使其在阻尼减振、柔性电子和吸声降噪等领域有潜在的应用前景。目前,研究人员已经开展了一系列关于MRP的研究工作,在材料制备、性能研究和微观结构模拟方面取得了一些成果。然而,MRP的性能优化和应用设计等仅进行了初步地探索,材料的磁-力-电耦合性能及相关机理亟需深入研究。针对当前工作中存在的不足,本文首先研究了 MRP在高应变率下的动态力学性能,提出了相应的磁-力耦合机理;基于独特的磁致微观结构演化,在MRP中分别添加碳纤维、碳纳米管、液态金属和电解质材料优化设计出具有磁-力-电耦合特性的MRP复合材料;进一步测试了材料在磁场下的力学和电学性能,探究了磁-力-电耦合机理;最后,基于MRP研发出多功能传感装置。具体的研究内容如下:1.高应变率下MRP的动态力学性能及磁-力耦合机理研究。通过使用商用流变仪和配备有电磁配件的分离式霍普金森压杆（SHPB）研究了 MRP的率相关流变性能和动态力学性能。流变测试和SHPB测试都表明了 MRP的力学性能随着应变率的增加而增加,表现出典型的依赖于应变率的硬化效应。随着应变率从1580 s-1增加到7900 s-1,MRP的最大应力从31 MPa增加到66 MPa。由于磁流变效应,MRP也表现出磁场增强的动态力学行为。当应变率为6500s-1时,随着磁通密度从0 mT增加到480 mT,最大应力增加了 19.8 MPa,增幅达到34%。此外,还使用高速摄影机记录了 MRP在不同应变率下的变形情况。基于上述结果,提出了一种可能的磁-力耦合机制研究了 MRP的抗冲击行为。研究表明,依赖于磁场的微观结构演化和高聚物分子链的变形共同增强了 MRP的动态力学性能。2.一维碳材料对MRP力学和电学性能增强效应研究。研制出一种新型碳填料掺杂MRP的导电复合材料,并对其磁-力-电耦合性能进行了测试。通过将碳纤维、碳纳米管及两者混合物分别均匀地填充在MRP中,得到了导电MRP。研究发现碳纤维能够增强MRP的力学性能和磁流变效应,但是对样品的导电性没有大的改善。碳纳米管能够大大降低样品的电阻,但是致密的纳米导电网络阻碍了磁性颗粒的移动,使得样品的磁增强效应降低。实验发现,含质量分数为7.5%碳纤维和0.5%碳纳米管的MRP不但具有优异的力学性能和磁流变效应（2200%）,其电阻还能在磁场从0 mT增加到900 mT时,减小两个数量级。此外,研究了在振荡剪切模式下剪切应变和剪切频率对电阻的影响。在磁场下,样品电阻的变化值随应变增大,其周期是应变周期的一半。最后,建立了一维碳材料增强型MRP在振荡剪切下的磁-力-电耦合机制。3.液态金属掺杂型MRP的磁-热-力-电耦合性能的测试及复合传感性能研究。将液态金属添加到MRP中制备出一种对磁场、温度和机械刺激协同响应的新型多功能传感材料。MRP内部的磁性颗粒沿着磁场的方向聚集成链结构,与流动的液态金属微液滴结合形成了导电路径,从而提高了样品的导电性。研究表明,在180mT磁场下,样品的相对电阻变化可以达到95%。剧烈的电阻变化使该材料在磁控电子设备中具有广阔的应用前景。基于此材料的传感器的灵敏度可以通过外部磁场来设置,这使得传感器能够满足不同情况下的传感要求。此外,通过粒子动力学方法模拟研究了样品在不同磁场和温度下的微观结构,分析了传感器的磁-热-力-电耦合特性,阐述了多功能传感机理。最后,探讨了该传感器在磁控制、环境识别和运动监控等方面的应用前景。4.基于MRP的柔性自供电磁/压力双模式传感器的研发及性能研究。基于MRP、石墨和电解质材料开发了一种柔性自供电磁/压力双模传感器,其自供电工作机理是Fe和CuSO4的置换反应。与传统的柔性压力传感器不同,MRP双模式传感器不仅对轻微的压力（1.3kPa）敏感,而且对小磁场（12mT）也有响应。在外部磁场作用下,MRP电极中微米级的羰基铁（CI）颗粒聚集成链状和簇状结构,与石墨片相互连接形成了导电网络。此外,CI颗粒的移动增强了电极材料中电解质离子的电化学活性,导致电压增加。实验结果表明,当磁场强度增加时,传感器的电压随之增加,在252mT磁场下,其灵敏度为4.2%。为了进一步探索传感机理,采用粒子动力学方法模拟了不同磁场下电极材料中CI颗粒的微观结构演变。最后,开发了一种基于自供电磁/压力双模传感器阵列的智能写字板。没有外部电源的情况下它对不同的磁场都具有响应,因而在非接触移动电子设备中具有一定应用潜力。