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《西北工业大学》 2006年
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氧化钛基纳米复合电流变液制备及其性能研究

赵艳  
【摘要】:电流变液(electrorheological fluids,简称ER流体)由于在外电场作用下其性能的可调节性被称为智能材料,它通常是由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。在外加电场的作用下,其表观粘度、剪切强度瞬间变化几个数量级并在电场强度达到一定值时表现出类固体的性质,且这种转换具有快速、可逆可调的特性。电流变液的奇异特性使其在工程技术诸如减震器、离合器、控制阀、阻尼器等机电转换方面具有广阔的应用前景;近年来,又扩展到人工肌肉、印刷、光子晶体、触觉显示等新兴领域。要达到较好的应用效果,电流变液必须具有如下的性质:尽可能高的屈服应力、漏电流密度低、工作温区宽、低零场黏度等。而现有的电流变液都存在某些性能上的不足,且成本普遍较高,阻碍了电流变液的应用推广。因此制备综合性能良好的电流变液材料成为电流变领域亟待解决的问题。 研究表明,介电常数、损耗角正切、电导率等对材料的电流变性能起着重要的决定作用。由于颗粒的结构状态、尺寸强烈影响着材料的介电性能和极化性。因而可以通过对分子或结构的化学设计来改变材料的介电性能和极化特征。采用插层法、溶胶-凝胶法、改性水解法、相转移法等制备了一系列的纳米氧化钛复合电流变液材料。着眼于从材料的化学结构调节,以期获得对电流变材料性能的调控,从而为电流变材料的化学设计提供一种有效方法。 在本项研究中,分别制备了插层高岭土为基改性纳米氧化钛为壳、改性纳米氧化钛颗粒、氧化钛胶体系列电流变材料,通过X射线衍射、红外光谱、透射电镜、UV-vis光谱、粒度分布等对它们的结构进行了表征。利用上述材料与甲基硅油配制了无水电流变液,研究它们的电流变性质。论文主要结论包括以下几方面:1.依据介电极化理论,综合考虑介电失配及颗粒的表面特性,利用水解法与溶液沉积法,合成了丙烯酰胺、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)改性氧化钛纳米电流变颗粒。经XRD测定颗粒为无定型态,用TEM观察了粒度的形貌,粒度分析表明,颗粒粒径分布为70~300nm。SDBS的加入影响颗粒的尺寸、表面性质及颗粒与硅油的润湿性,最终引起电流变液介电性质的改善。丙烯酰胺的加入量也影响电流变效应。电流变性能测试表明,当SDBS/水质量比为1.875%,丙烯酰胺/水质量比为0.75%时,材料呈现最佳的电流变效应,5kV/mm直流电场下的静态剪切
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TB383.1

【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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5 王潮霞;刘海;;TiO_2溶胶光催化降解亚甲基蓝[A];2008中国水处理技术研讨会暨第28届年会论文集[C];2008年
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4 范吉军;电流变液微波穿透可调控行为特征[D];西北工业大学;2002年
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【同被引文献】
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1 王宝祥;姚远;赵晓鹏;;三元纳米复合电流变液材料的协同效应[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
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【二级引证文献】
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1 严长浩;谢中怡;王志峰;张之骄;吴媛媛;张明;;TiO_2/PS硬壳复合微球的制备及其电流变性能的研究[J];稀有金属;2013年04期
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【二级参考文献】
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4 田煜,孟永钢,茅海荣,温诗铸;电场作用下电流变液的拉伸、压缩和剪切特性[J];复合材料学报;2003年01期
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3 唐斌;电流变液微观结构的力学分析及动力学仿真[D];湘潭大学;2011年
4 罗晓伟;基液对草酸氧钛电流变液性能影响试验研究[D];大连理工大学;2013年
5 袁伟;多场耦合作用下电流变液的动力学特性模拟研究[D];湘潭大学;2012年
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7 鲍伟;巨电流变液颗粒相互作用的研究[D];复旦大学;2008年
8 吴景华;电流变液智能制动器实验装置的设计与研究[D];武汉理工大学;2002年
9 涂慧婕;表面活性剂复合改性钛氧系颗粒及其电流变性能的研究[D];大连理工大学;2013年
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