磁流变材料（Magnetorheological materials,简称MR materials）是一类具有磁场响应能力的智能材料,通常由非磁性的基体材料和软磁性的微纳米磁性颗粒组成,在军用、民用领域都有巨大的应用价值和潜力。以硅油为基体的磁流变液和以橡胶为基体的磁流变弹性体是最具代表性的两种磁流变材料。磁性颗粒种类、粒径、磁性能以及在磁流变材料中的体积分数等因素对磁流变材料性能的影响已有全面深入的研究,而磁性颗粒形貌对磁流变材料性能的影响却鲜有研究。尽管有理论指出,颗粒的形貌对磁流变材料的性能有不可忽视的影响,但缺乏相关的实验佐证,其原因在于颗粒形貌的改变通常会伴随粒径、磁性能的改变,从而无法将颗粒形貌作为独立的影响因素进行分析。制备出粒径及磁性能相似、而形貌不同的磁性颗粒是研究颗粒形貌影响的前提和关键。本文采用溶剂热法制备出多种形貌钴微米颗粒。通过控制溶剂热反应过程中的反应试剂、碱以及表面活性剂的种类、反应温度等,实现对钴颗粒生长过程的控制,制备出形貌各异的四种钴颗粒。根据研究目的,最终选择粒径和磁性能相近的球状和花状两种钴颗粒作为磁流变材料的分散相,以研究磁性颗粒形貌对其性能影响的规律及机理。首先,研究了颗粒形貌对磁流变液性能影响的规律及机理。通过测试两种颗粒对硅油的接触角,评价颗粒与载液硅油的润湿性;而后利用旋转流变仪测试了两种磁流变液的粘度、剪切性能、磁致流变性等;最后通过静置法测试对比了两种磁流变液的抗沉降稳定性。结果表明:花状颗粒粗糙的表面增加了颗粒运动的阻力,提高了其对硅油的润湿性,使流变液的粘度升高;特殊的花状形貌使颗粒间形成机械锁定效应,将其磁致剪切屈服强度提高了 13%;特殊的花状形貌减小了静置时颗粒的团聚,使磁流变液的抗沉降稳定性提高了 150%。其次,研究了颗粒形貌对磁流变弹性体性能影响的规律及机理。不同形貌的颗粒与基体的界面结合能力不同。为评价不同界面的影响,以硅烷偶联剂改性球状钴颗粒为分散相制备磁流变弹性体,分别将球状钴磁流变弹性体的性能与花状钴和改性球状钴两种磁流变弹性体的性能作比较。结果表明:花状形貌能够改善颗粒与基体间的界面结合,但与偶联剂改性提高界面结合的产生原因及性能特点存在不同;特殊的花状形貌增加了磁流变弹性体的交联密度,提高其储能模量和损耗模量,增加其能量耗散密度、减弱了Payne效应;与球状钴颗粒磁流变弹性体相比,花状钴颗粒磁流变弹性体的磁致储能模量的可调范围增加83%。在实验结果的基础上,建立了磁流变弹性体内部结构模型和振荡剪切过程的结构演化模型。最后,综合分析颗粒形貌对磁流变材料性能影响的机理。花状颗粒可提升磁流变液和磁流变弹性体两类典型磁流变材料的综合性能。颗粒形貌主要通过颗粒与颗粒间的相互作用以及颗粒与基体间的相互作用影响磁流变材料。这两方面作用对不同的磁流变材料性能的影响侧重不同。分析颗粒形貌对不同磁流变材料性能影响的具体规律,确定两方面作用在不同磁流变材料中影响的占比,可建立颗粒形貌对磁流变材料性能影响的通用机理模型。