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表面活性剂复合改性钛氧系颗粒及其电流变性能的研究

涂慧婕  
【摘要】:电流变液(Electrorheological fluid,简称ERF)是由纳米或者微米级介电颗粒与绝缘液体混合而成的悬浮体系。在外加电场作用下,电流变液的粘度、剪切应力等流变行为可在一定范围内实现快速、连续、可逆调节,它在工程技术诸如减震器、阻尼器等机电转换,人工关节等生物医用领域具有广阔的应用前景。但是,电流变液材料综合性能的不足,如稳定性差、剪切强度低、功耗大、制备方法复杂等因素严重地制约了电流变技术的工业化应用。电流变机理尚不明确也制约了对电流变材料的深入研究。 针对上述问题,本论文制备了丙三醇改性钛氧系电流变颗粒,通过十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、硬脂酸对其进行复合改性,研究复合改性后Gly-TiO电流变液的性能变化,并得到改性剂的最佳加入量;从中选取了改性效果较好的SDBS,用水热法、沉淀法分别制备复合改性的SDBS-Gly-TiO电流变液,通过对比其电流变性能研究了不同改性工艺对电流变颗粒的改性效果;同时,通过实验考察了表面活性剂SDBS对Gly-TiO颗粒的电流变系统功耗、温度稳定性、时间稳定性、剪切稳定性、触变性的影响。结果如下: SDBS与丙三醇复合改性对Gly-TiO电流变液力学性能有较大影响,存在一个最佳的改性添加量,超过该最佳值,电流变液的力学性能下降;SDBS-Gly-TiO电流变液的漏电流密度随着SDBS添加量的增大呈现周期性变化规律;SDBS的复合改性对Gly-TiO电流变液的抗沉降性有一定的提高,其稳定性满足电流变液应用要求。通过对比不同改性工艺所制得的电流变液性能可知,沉淀法制得的电流变液性能更好。 硬脂酸与丙三醇复合对钛氧系电流变颗粒进行改性,能够提高Gly-TiO电流变液的力学性能,同时也存在一个最佳的改性添加量,在此添加量能达到最好的力学性能及最低的漏电流密度。适当添加硬脂酸能够在一定程度上提高电流变液的抗沉降性能。 本文对于采用表面活性剂复配改性电流变颗粒进行的探索性研究对于电流变液的理论研究及实际应用具有指导意义。


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