凝膠態(tài)電流變彈性體的制備及性能研究.pdf

1、隨著節(jié)能減排政策的提出，對(duì)減少能源消耗的呼聲越來(lái)越高，對(duì)于輪船運(yùn)輸?shù)雀吣茉聪墓I(yè)是急需改進(jìn)的，一個(gè)重要的方法就是減小摩擦阻力。根據(jù)目前關(guān)于湍流非光滑減阻技術(shù)的研究并受海豚皮膚可根據(jù)外部流場(chǎng)不同而改變自身表面形貌的啟發(fā)，以凝膠態(tài)電流變彈性體模擬海豚“真皮”，在相應(yīng)電信號(hào)激勵(lì)下形成對(duì)應(yīng)的形變，與壓電薄膜配合，制備具有自適應(yīng)特征的智能壁面，使其在廣域流場(chǎng)中達(dá)到穩(wěn)定的減阻效果，具有較大的應(yīng)用價(jià)值。
　　為制得模量和電致形變都達(dá)到要求的彈

2、性體材料，利用電流變效應(yīng)和并借鑒介電彈性體的驅(qū)動(dòng)原理，選用合適的電流變液分散相材料和彈性體基體材料，制備出多種電流變彈性體試樣，方法如下:
　　用溶膠-凝膠法在經(jīng)表面羥基活化的納米Fe3O4顆粒表面包覆無(wú)定型態(tài)TiO2，并用極性分子丙烯酰胺摻雜改性包覆層，得到Fe3O4/TiO2核殼復(fù)合微粒，將其分散到油性基液中，制備出復(fù)合電流變液。對(duì)復(fù)合微粒的材質(zhì)組成及微觀結(jié)構(gòu)形貌進(jìn)行檢測(cè)和觀察，對(duì)不同制各工藝條件下制得的復(fù)合電流變液的電流變性

3、能進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明:ZiO2能夠均勻緊密的包覆在納米Fe3O4顆粒的表面，并且包覆4次TiO2，攪拌時(shí)間為4h，丙烯酰胺的摻雜量占鈦酸丁酯的25％時(shí)，制得的復(fù)合微粒電流變液具有優(yōu)異的電流變性能。
　　選用室溫硫化硅橡膠PDMS作為彈性體的基體材料，用溶液法將其與上述復(fù)合微粒電流變液混合均勻并在一定條件下固化成型后制備出電流變彈性體試樣。對(duì)用不同方法制得的彈性體試樣的力學(xué)性能及機(jī)電性能進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn):電流變微粒的加入使彈性體

4、試樣的介電性能及模量較之純硅橡膠基體都有所提升，并且在有電場(chǎng)下(1 kV/mm)固化成型的試樣各性能提升的幅度更大。有無(wú)電場(chǎng)下制得的兩類試樣對(duì)分散微粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)的敏感范圍不同，有電場(chǎng)下制得的試樣在分散相微粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15.5％時(shí)，各性能出現(xiàn)跳躍現(xiàn)象，并且在此處出現(xiàn)電致驅(qū)動(dòng)形變的最大值。而無(wú)電場(chǎng)下制得的試樣則在分散相微粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為19.7％時(shí)，各性能有突增現(xiàn)象，在此處其電致形變也出現(xiàn)最大值，但是要小于前者電致形變的最大值。硅橡膠的交聯(lián)反應(yīng)對(duì)

5、彈性體試樣的各性能也有影響，隨著交聯(lián)壓力的不斷增加，彈性體試樣的介電常數(shù)、介電損耗及模量都不斷提高并趨于穩(wěn)定。對(duì)于分散相微粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15.5％，在有電場(chǎng)下固化成型的彈性體試樣，當(dāng)交聯(lián)壓力為12.5MPa時(shí)，能夠達(dá)到電致形變的最大值9.93％，而此時(shí)的壓縮模量為1.61MPa。
　　因此，用Fe3O4/TiO2復(fù)合微粒電流變液與PDMS均勻混合，當(dāng)其中復(fù)合微粒占總體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15.5％，交聯(lián)壓力為12.5MPa，并且在強(qiáng)度為1k