電流變液的合成及應(yīng)用.pdf

1、電流變液（Electrorheological Fluids ，簡(jiǎn)稱ERF ）通常是具有高介電常數(shù)的固體粒子均勻分散于低介電常數(shù)的絕緣液體介質(zhì)中所形成的一類穩(wěn)定懸浮液。在足夠大的外加電場(chǎng)作用下，流體的粘度在10 -3 秒的時(shí)間內(nèi)急劇增大，甚至固化；而撤去外加電場(chǎng)，流體立即變稀，恢復(fù)至原來的液體狀態(tài)?；谏鲜鰞?yōu)勢(shì)，電流變液可廣泛應(yīng)用于離合器、制動(dòng)器、阻尼系統(tǒng)、減震器、無級(jí)變速器、閥門、機(jī)電耦合控制，近年來電流變液還被應(yīng)用于拋光、顯示、噴墨

2、打印機(jī)、人工肌肉與機(jī)械傳感器等領(lǐng)域。電流變液的應(yīng)用潛力在學(xué)術(shù)界和工業(yè)領(lǐng)域引起了廣泛的興趣。 本課題研究是與本校電子信息與工程學(xué)院合作，為他們?cè)O(shè)計(jì)制造的萬向電流變隔振器提供電流變液，因此，本研究著重于電流變液的實(shí)際應(yīng)用。我們首先以四氯化鈦（TiCl4 ）與氫氧化鈉（NaOH ）為原料合成了TiO2凝膠粒子，并用Al 3+、Ba 2+及Sr 2+修飾，基礎(chǔ)液選擇Dow Corning 公司的Sylgard 561 硅油，制得電流變液

3、。XRD 圖譜表明，該粒子具有無定形結(jié)構(gòu)；其沉降穩(wěn)定性一般，3 個(gè)月沉降16％左右；在4.5kV/mm 的電場(chǎng)下，剪切屈服應(yīng)力達(dá)到21.12kPa ，而漏電電流密度小于理論上可以滿足工程應(yīng)用的需要。但在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，大量合成時(shí)，Cl -很難清洗干凈，漏電電流是難以避免的，且無定形二氧化鈦凝膠粒子/硅油系電流變液具有正溫度效應(yīng)，因此，不適合實(shí)際應(yīng)用。 所以將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)為漏電電流密度小的電流變液，以鈦酸四丁酯（Ti(OC4H9)4

4、 ）和醋酸鋇（Ba(CH3COO)2 ）為原料通過“溶膠-凝膠法”合成了BaTiO3 凝膠粒子，選擇了Dow Corning 公司的Sylgard 561 硅油為基礎(chǔ)液，制得電流變液；XRD 圖譜表明，BaTiO3 凝膠粒子也具有無定形結(jié)構(gòu)；其沉降穩(wěn)定性較高，3 個(gè)月沉降11％左右；在3.5 kV/mm 的電場(chǎng)下，剪切屈服應(yīng)力達(dá)到8.04kPa ，而漏電電流密度小于1.2 μ A/cm 2 ，應(yīng)用價(jià)值非常高。金屬陽(yáng)離子（如Y 3+、Cr