【摘 要】
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电流变液（Electrorheological fluid,ER Fluid）是一种由绝缘液体和分散相颗粒组成的新兴智能材料,作为一类两相流体,它具有独特的ER效应。当有电场作用于ER悬浮液时,分布混乱的分散相固体微粒可以发生瞬时极化,使得颗粒相互吸引形成整齐的链状结构,并且这个过程是可逆的。因为它可以准确的通过电场的变化来影响屈服强度变化,从而达到工业生产所需要的状态,所以它在我国航空飞行、机械
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电流变液（Electrorheological fluid,ER Fluid）是一种由绝缘液体和分散相颗粒组成的新兴智能材料,作为一类两相流体,它具有独特的ER效应。当有电场作用于ER悬浮液时,分布混乱的分散相固体微粒可以发生瞬时极化,使得颗粒相互吸引形成整齐的链状结构,并且这个过程是可逆的。因为它可以准确的通过电场的变化来影响屈服强度变化,从而达到工业生产所需要的状态,所以它在我国航空飞行、机械工业、制动设备等领域具有十分理想的发展前景。近几年来,越来越多类型的材料被应用于电流变领域,比如金属氧化物、导电聚合物和无机半导体等,由于TiO2具有介电常数高、制备简单、成本低廉等优点,因此目前对它的研究较多。但TiO2的ER效应较差:屈服应力低、易沉降、性能受温度影响较大。所以本文以TiO2为基底,改变TiO2形貌或复合其他材料来设计并制备电流变液从而提高其ER性能。以下为主要实验内容和结果:（1）空心结构在增大颗粒比表面积的同时降低了密度,可以在一定程度上增强其电流变性能。以乙醇和丙酮的混合溶液为溶剂,利用一步无模板溶剂热法合成了蛋壳状TiO2空心结构,通过改变反应时间这一变量并结合SEM和TEM等表征方法探究了蛋壳状TiO2空心球的形成机理。最后,将蛋壳状TiO2空心球与硅油充分混合后得到的电流变液在电场作用下表现出很强的电流变效应。（2）双层空心结构既结合了核壳结构较强的极化能力,又包含了空心结构的优越性。在蛋壳状TiO2空心球的基础上,使用乙醇和去离子水的混合溶液作为溶剂,利用St（?）ber水解法对蛋壳状TiO2空心球进行氧化硅包覆,实现双层空心的结构。通过电流变测试表明氧化硅的加入使得漏电流密度大大降低,ER效率大幅度提高。（3）小尺寸的硅钛分子筛TS-1与高介电常数的氧化钛的结合,既利用了TS-1独特的形貌又增强了其ER性能。首先利用水热法制得的纳米级硅钛分子筛（TS-1）为模板,以乙醇和去离子水的混合溶液为溶剂,通过不断调整钛酸四丁酯（TBT）的添加量来改变氧化钛包覆层的厚度,最终得到包覆层厚度适宜的核壳结构TS-1/氧化钛纳米复合颗粒。将TS-1@TiO2核壳结构纳米复合颗粒分散在硅油中,混合后形成质量比为10%的电流变液,并对它进行ER性能测试,发现电场作用使ER悬浮液表现出较强的电流变性能。介电性能测试证明了介电性能的提升促使电流变性能增强。（4）棒状C3N4与TiO2纳米颗粒的结合,增强了复合颗粒的各向异性,同时提高了其介电常数。尿素与三聚氰胺在去离子水作为溶剂的情况下,利用溶剂热法成功制备出柱状C3N4,然后利用溶胶凝胶法将TiO2负载在柱状C3N4。使用硅油与所制备的样品按照重量比10%进行混合,得到ER悬浮液。通过测试发现,相比于未负载TiO2的C3N4,TiO2的加入使得ER悬浮液的介电常数提高,由于介电性能的改善从而导致电流变性能增强。
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