综述：先进的电磁流变混合材料：物理过程、合成方法及多功能应用

《RIVISTA DEL NUOVO CIMENTO》：Advanced electro-magnetorheological hybrid materials: physical processes, synthesis, and multifunctional applications

　　

摘要

能够对电场和磁场刺激产生可逆、场可调响应的材料可以实现机械性能、介电性能和磁性能的自适应调节。本综述重点关注电磁流变（EMR）混合材料，这类材料同时利用了电极化和磁化诱导的结构变化，特别强调了在叠加场作用下的非加性行为（即材料响应不遵循简单的线性叠加规律）。文章从经典的偶极模型出发，分析了电流变（ER）和磁流变（MR）响应机制，并逐步发展到包含界面极化现象、有效（由微观结构介导的）磁电耦合以及非线性结构动力学的高级描述。微观相互作用机制始终与EMR流体、凝胶和弹性体的宏观流变行为及功能特性相联系，重点探讨了粘弹性、电导率以及场间耦合效应。文章还系统评估了场方向、施加顺序和驱动频率对材料行为的影响，并总结了双功能颗粒和分层复合材料的制备与合成方法。同时，讨论了与胶体稳定性、响应重复性、可扩展制造工艺以及环境可持续性相关的主要挑战。新兴的多尺度数据驱动建模框架被强调为预测性材料设计和优化EMR材料的有效工具。文中还提出了测量协议和报告规范标准化的必要性。研究重点在于结合介电和电学测量进行原位结构表征，这些方法有助于严格区分ER和MR响应的线性叠加效应与真正的非线性场间耦合效应。最后，概述了基于EMR的组件和系统的应用前景及集成策略。