机械工程学报

作者：乔严程, 解社娟, 仝宗飞, 唐敬达, 许盼盼, 李骥, 李丽娟, 陈振茂

单位：1. 西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室 西安 710049;2. 西安交通大学陕西省无损检测结构完整性评价工程技术中心 西安 710049;3. 中国核动力研究设计院 成都 610213

关键词：磁性水凝胶,磁性纳米粒子,缺陷检测,交变磁场,红外热成像；

基金：国家自然科学基金（51877163，11927801）、反应堆燃料及材料重点实验室基金、新疆维吾尔自治区自然科学基金（2019D01A76）、中国博士后科学基金（2018M641035）、陕西省高校科协青年人才托举计划（20170601）和远东无损检测新技术论坛创新人才支持计划资助项目。

磁性水凝胶是具有磁性纳米粒子的水凝胶，具有独特的磁响应特性，被广泛应用于组织工程支架、生物工程细胞分离、药物载体和环境工程等方面。磁性水凝胶的磁性纳米粒子的分布对其磁响应有着决定性的作用，因此，对于磁性水凝胶的磁性均匀性分析是十分必要的。目前，对于磁性水凝胶的无损检测手段基本空白，鲜见文献报道。磁性水凝胶中磁性纳米粒子在交变磁场作用下由于弛豫作用会产生热量。基于以上研究背景，研究针对磁性水凝胶材料开发一种新型无损检测手段：基于交变磁场的红外热成像检测方法。通过对磁性水凝胶和铜粉硅胶板的检测，验证磁性水凝胶在交变磁场作用下的发热原理；通过对不同浓度磁性水凝胶的检测，验证利用交变磁场的红外热成像对磁性水凝胶中磁性纳米粒子均匀性分析的可行性，并对磁性水凝胶中磁性粒子分布不均、气泡缺陷分别进行检测，结果显示均能较好地检出；基于理论分析得出磁性水凝胶在交变磁场作用下的表面温升速率与其磁性纳米粒子浓度存在线性关系的猜想，通过对不同浓度水凝胶的检测得到的数据进行拟合，证实磁性水凝胶中磁性纳米粒子的浓度与其表面温升速率存在线性关系。

来源：2020年第18期

《机械工程学报》期刊编辑部

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