在弹性体表面施加持久、牢固的精细颗粒模板图案

我们的研究重点是理解磁流变弹性体在机械载荷与磁场载荷共同作用下的大变形行为。为了在实验中对这些变形进行定量可视化，我们采用数字图像相关（DIC）等光学追踪技术，该技术需要在硅胶样品表面制作永久性标记。我们结合使用数字图像相关技术与一台可对试样施加机械载荷和磁载荷的定制通用试验机。

在试样表面标记图案，以便软件能够追踪。若无永久性表面标记，则无法实现变形追踪。硅胶本身具有非粘附性且高度可延展。

这意味着大多数常见的塑料涂料和标记方法均不适用，因为它们无法附着，或在应变极高时出现开裂和剥落。本方案解决了对可靠方法的需求，用于标记经历大变形的弹性体，从而在反复的力学循环中实现精确的光学追踪。与大多数会随时间推移或在高应变下褪色或剥落的标记方法不同，我们的方法允许对试样进行标记、储存、加载和卸载，而不会发生性能退化。

这可确保在实验中实现一致的追踪性和可重复性，尤其适用于老化和疲劳研究。首先，将空气压缩机连接到喷枪上。将空气压缩机插入合适的电源插座并打开电源。

在通风橱内，佩戴适当的个人防护装备，用异丙醇填充喷笔并多次清洗。现在，将模板置于通风橱内的纸巾上。保持喷嘴与模板相距约30厘米，以平稳连续的动作在模板上均匀喷涂一层粘合剂。

等待30至60秒，直到模板变得微粘但不再湿润。然后，将模具置于通风橱内的纸巾上，戴上洁净的非乳胶手套，小心地拿起模板，避免扰动粘合剂。将模板的粘合面朝下贴合到模具上，用一根手指用力在模板表面均匀刮压，使其平整贴合，确保模板与模具之间接触均匀。

接下来，使用美纹纸胶带将模板边缘固定在模具上。对于数字图像相关（DIC）散斑模具，将模具放置在通风橱内的纸巾上，模具型腔表面朝上。保持喷嘴距离模具约30厘米，以平稳、连续的动作在模具表面均匀喷涂一层脱模剂。

在通风橱内，使用漏斗或小勺将约10毫升细粉转移至试管中。向试管中加入异丙醇，使总体积达到45毫升。密封试管并剧烈振荡，以充分混匀悬浮液。

现在，重新振荡已制备的悬浮液以重新均质化其内容物，并将悬浮液加入喷笔容器中，直至容器容量的75%。打开空气压缩机，并确认气压设定在1.38至1.72 bar之间，或20至25磅每平方英寸。在通风橱内，将带有粘附模板的模具置于略偏离垂直的角度，并将喷笔略微对准模具的一侧，以确保喷雾在到达模具前已开始喷出。

然后，轻轻向后拉动喷笔的扳机，开始喷涂。保持喷嘴距离表面约30厘米，以连续移动的方式均匀地喷涂第一层悬浮液。第一层喷涂完成后，松开喷笔扳机，观察表面细颗粒悬浮液的分布是否均匀。

如有需要，可在模板和模具表面再涂覆多层。等待细小颗粒明显变干后再移除模板，并确保最少干燥时间为 180 至 300 秒。随后，从模具顶部较短的一边撕下美纹纸胶带，并缓慢向上拉起胶带，以平稳的动作将模板从模具上整体剥离。

打开空气压缩机后，将无网版的模具置于通风橱内，调整为略偏离垂直角度，以便进行垂直喷涂。为测试喷笔效果，可短暂按压扳机，向一张备用纸张上喷洒。确认产生的斑点图案在空间上呈随机分布，且斑点大小适合实验成像系统的要求。

现在，将触发器在模具上方快速拨动，使散斑图案附着在其表面，并等待至少180至300秒，直至细小颗粒明显干燥。最后，组装模具以准备进行注塑成型，或在注塑成型前将模具存放数天。在硅橡胶固化完成后，可轻松脱模。

最初喷涂在模具上的图案或斑点能够高保真地转移到最终的弹性体表面。用于力学测试的试样包含多种几何形状，例如平板、圆柱体和立方体，其相对表面具有对比鲜明的网格和斑点图案，包括白色板配黑色网格、黑色板配白色网格，以及带有蓝色网格的平板。在硅胶试样固化过程中附着于其上的图案可以是任意形状或颜色。

该图案不会脱落，可在大变形实验中重复使用。光学追踪设计图案包括网格图案、稀疏数字图像相关（DIC）散斑图案和密集散斑图案，以满足不同的应变测量需求。在全局应变逐渐增加条件下进行数字图像相关分析，显示出垂直方向上的逐步局部位移，通过从红色到蓝色的颜色热图进行可视化呈现。