納米二氧化鈦接枝聚硅氧烷電流變液的制備及性能研究.pdf

1、本文以納米TiO2為基材，并對其進行稀土摻雜、表面修飾等改性，以期制備出高穩(wěn)定性和高響應性的電流變液，主要從事了以下三個方面工作： 一、納米TiO2電流變液的制備與性能研究 利用溶膠.凝膠結合水熱法成功的制備了銳鈦型的納米TiO2，并通過傅利葉變換紅外(FT-IR)、X-射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)等對納米TiO2進行了表征。主要研究了溶液pH值、鈦酸四丁酯濃度、水熱反應時間及反應溫度等條件對TiO2納米

2、粒子的形貌、結晶狀態(tài)等的影響，結果表明，溶液pH值、鈦酸四丁酯濃度、水熱反應溫度、反應時間等因素幾乎不影響納米TiO2銳鈦礦的晶型結構，只有當溶液的pH值為1時出現(xiàn)了板鈦礦的晶型；隨著溶液pH值的減小、水熱反應時間的延長以及反應溫度的升高，TiO2晶粒尺寸變大，而鈦酸四丁酯濃度幾乎不影響TiO2晶粒的尺寸。在此基礎上通過旋轉流變儀測試了電流變液的電流變性能，并采用極化理論解釋了固體顆粒鏈結構的形成機理；同時還討論了電場強度和固體顆粒濃度

3、對電流變性能的影響，結果表明，TiO2電流變液的剪切應力和剪切粘度均隨著電場強度的增強而增大，且整個體系呈現(xiàn)剪切稀化的現(xiàn)象；隨著固體顆粒濃度的增大，剪切應力隨電場強度的變化顯著，依賴性增強。 二、稀土摻雜TiO2納米電流變液的制備與性能研究 采用稀土離子對納米TiO2進行摻雜改性，通過FT-IR、XRD、TEM等對稀土摻雜TiO2納米顆粒進行表征，并進一步研究了稀土離子的種類和含量對TiO2的晶型和形貌的影響。結果表明，

4、稀土離子的摻入雖然使得TiO2的(101)晶面衍射峰向2θ小角度方向移動，但是這并沒有改變TiO2的銳鈦礦晶型；同時，稀土離子摻雜導致了TiO2發(fā)生晶胞膨脹和晶格畸變，對TiO2晶粒的生長有明顯的抑制作用。通過旋轉流變儀測試了稀土離子摻雜TiO2納米電流變液的動態(tài)電流變響應，結果發(fā)現(xiàn)其線性粘彈區(qū)隨著電場強度的增加而增長，同時其儲能模量和損耗模量也相應的增加；同時，摻雜的稀土離子的種類以及濃度顯著影響了電流變液的電流變性能，其中釤離子(S

5、m3+)濃度為0.05時其動態(tài)電流變響應最強。 三、新型接枝電流變液的制備與性能研究 利用硅烷偶聯(lián)劑KH-570對納米TiO2以及稀土離子摻雜TiO2進行表面修飾，使其帶有乙烯基有機碳鏈，能夠進一步與乙烯基低聚硅氧烷基礎液發(fā)生一定程度的接枝反應，并通過FT-IR、XRD、TEM等對修飾的納米固體顆粒進行了表征。研究發(fā)現(xiàn)這種接枝電流變液具有優(yōu)異的抗沉降穩(wěn)定性，這是因為其體系內部形成了纏結三維網(wǎng)絡結構；在電場的作用下，由于固