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剪切增稠液是一种在低剪切速率下拥有高流动性,在高剪切速率下具有硬化特性的柔性防护的材料,其在抗冲击防护方面具有较强的优势。依据目前两种剪切增稠体系(颗粒粒径在微米量级以下的胶体体系剪切增稠液(STF)和非布朗颗粒体系剪切增稠液(DSTF)),本文制备了以SiO2为分散相,以PEG为分散介质的STF和以精细玉米淀粉颗粒为分散相,以纯水或氯化铯溶液为分散介质的DSTF。结合本课题组对BC材料研究的相关优势,分别制备了STF-BC复合材料和BC-DSTF复合材料;采用SEM、TEM、XRD、DLS等方法对分散相颗粒进行了表征;使用流变仪对剪切增稠液的相关流变性能进行了表征;使用自制的落锤机对STF-BC复合材料的防刺性能进行了测试;采用自行设计的弹道发射系统对BC-DSTF的宏观防护性能进行了表征。具体工作包括以下几个方面:(1)采用机械搅拌和超声联用的方法,制备出了STF剪切增稠液,结合DLS的分析结果,对制备工艺进行了优化。使用MCR302型流变仪对STF进行流变性能表征,结果显示:分散相的质量分数越大,剪切增稠效果越强,分散介质的分子链长越长,剪切增稠效果越明显(PEG600>PEG400>PEG200);在此基础上,结合实际使用温度,确定了STF剪切增稠液制备参数(分散介质:PEG400,分散相质量分数28wt%),流变结果表明:在此基础上制备的STF不仅具有优异的剪切增稠性能,稳定性和可逆性皆优,剪切增稠粘度可达50 Pa·s。(2)采用原位调控的方法,通过添加海藻酸钙模板胞外调控制备出了平均孔径为30μm具有三维结构的多孔BC膜,将多孔BC膜浸渍到STF中得到STF-BC复合材料。使用落锤机对STF-BC进行防刺性能表征,结果表明:相对于STF-Kelvar材料,STF-BC对于STF的保有量高达69%,远远高于STF-Kelvar的11%;STF-BC的柔韧性佳,弯曲角为85°超过STF-Kelvar的45°;STF-BC的防刺性能优异,当落锤动能为8J时,6.11mm的STF-BC的防刺性能甚至超过了5.76mm的STF-Kelvar复合材料。(3)基于对“Jamming”机理的研究,在剪切的作用下DSTF剪切增稠液有可能发生“Jamming”行为,而分散相颗粒间的摩擦力直接影响“Jamming”行为的发生和强度。在此基础之上,以增强摩擦力为思路,通过向DSTF体系中添加BC/SiO2粗糙纤维制备出BC-DSTF复合材料,采用MCR302型流变仪对DSTF和BC-DSTF剪切增稠液进行流变性能表征,结果表明:由于粗糙纤维的加入,相对于DSTF,BC-DSTF的临界剪切速率?c大幅下降,剪切增稠粘度ηjam大幅增加。自行设计并订制了发射动能为90J的弹道发射系统,使用该系统对DSTF和BC-DSTF进行了宏观防护性能测试,结果显示:分散相体积分数均为43%的DSTF和BC-DSTF,5cm厚的BC-DSTF可以达到9cm厚DSTF的防护效果,在应对90J的冲击能量时,5cm厚的BC-DSTF剪切增稠液能够将法向压强降低到人体承受的安全范围,弹道测试结果表明BC-DSTF复合材料在个体防护领域具有巨大的应用潜力。