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《西北工业大学》 2004年
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有机/无机杂化及自组装电流变材料的研究

段旭  
【摘要】:电流变液(Electrorheological fluids)通常是高介电常数的微小颗粒分散在低介电常数的绝缘液体中形成的悬浮体系。当对它施加电场时,其粘度、剪切强度瞬间变化几个数量级,表现出类固体的性质。 有机/无机杂化材料是一种新型纳米复合材料,兼有无机矿物和有机化合物的综合性能,本项研究综合了几种廉价原料的特点,提出一种利用原位杂化的方法改进电流变性能的思路。此外,还初步探讨了采用自组装技术合成多孔纳米复合材料的新途径。本文作者在介电极化理论的基础上,考虑了与极化相关的介电参数和电流变效应之间的关系,分别制备了羧甲基淀粉/钛氧化物杂化微粒和多种有机物包覆的改性淀粉/多孔二氧化钛纳米复合材料,研究和表征了它们的ER性能,取得了如下研究结果: 1 采用改性的溶胶凝胶法制备了羧甲基淀粉/无机钛氧化物杂化微粒,用红外光谱仪(IR)和化学染色法对杂化颗粒进行了表征。结果表明,羧甲基淀粉中的羧基与钛氧化物干凝胶中大量的羟基存在很强的基团相互作用,并达到了纳米级的杂化,形成了有机/无机杂化材料。对杂化颗粒所配制的电流变液测试了介电和流变学性能,随着有机组分(羧甲基淀粉)含量的提高,杂化电流变液的介电常数,电导率,损耗角正切表现出先增长后衰减的特点。CMS/TiO_2组分质量比接近1∶3时,出现较强的协同效应,电流变效应最强。实验表明,杂化型电流变液剪切强度为16kPa(E=4kV/mm DC,γ=5S~(-1)),分别是纯淀粉电流变液的5倍,和纯二氧化钛电流变液的20倍。漏电流密度小于36μA/cm~2。同时该电流变液具有较好的抗沉降性(静置60天未沉降),且温度效应得到明显改善,工作温区大幅扩展(10~90℃)。杂化型电流变液介电性能的改善是造成流变学性能提高的根本原因。 2 采用自组装模板技术获得多孔纳米复合颗粒,结合XRD图谱、氮吸附图谱及SEM图分析可知,纳米级孔隙的大量存在赋予其吸附高极性有机分子的
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TB381

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