CN100360650C - 一种纳米钛酸盐电流变液 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电流变液，特别涉及一种具有管状或棒状形状的纳米钛酸盐电流变液。其特征在于该电流变液分散相是由水热法获得的纳米管状钛酸钠、纳米棒状钛酸钠和纳米棒状的钛酸钾颗粒之一种，连续相基液为甲基硅油，该纳米电流变液具有高的力学性能(附图显示了纳米管状钛酸钠电流变液屈服应力与电场的关系曲线(25℃，颗粒体积比35%))，好的温度和悬浮稳定性。

Description

一种纳米钛酸盐电流变液
技术领域  本发明涉及一种电流变液，特别涉及一种具有管状或棒状形状的纳米钛酸盐电流变液。
背景技术  电流变液通常是由高介电常数、低电导率的固体颗粒分散于低介电常数的绝缘油中而形成的悬浮体系。该体系在电场的作用下可在瞬间实现液—固相转变(称电流变效应)，且这种转变行为具有快速、可逆、可调控等优点，故在自动化、减振器、离合器、阻尼器、无级调速装置及光学与印刷设备上有重要的应用价值。
然而，目前阻碍电流变技术应用的主要问题是电流变液的屈服强度过低、抗沉降能力差。为改善其性能研究者们开发了大量高聚物电流变液，尽管改电流变液系统抗沉降能力大大提高，但力学性能差的缺点仍未克服。最近研究者将极性分子修饰的纳米颗粒引入电流变液中发现有较好的电流变效应，然而纳米颗粒电流变液必须在颗粒浓度很高的条件下才会表现出强电流变效应，而高浓度往往导致高的零场黏度和差的剪切稳定性；同时由于外在的分子修饰它的温度稳定性值得怀疑。
发明内容  本发明提供了一种具有高电流变效应的纳米钛酸盐电流变液，其特点是该纳米电流变材料具有管状或棒状形状的一维纳米结构，这样极化电荷更易在颗粒的尖端聚集提高了颗粒的极化响应，使该纳米电流变液在低颗粒浓度下仍具备好的电流变效；同时该纳米钛酸盐电流变材料具备层间束缚的碱金属阳离子，这离子能作为内在的载流子提高颗粒的界面极化能力，从而保证材料具备强电流变效应和好的温度稳定性；由于材料具备了纳米尺寸还导致该材料具备良好的悬浮稳定性。
附图说明
图1实施一例所得材料的投射电镜照片
图2实施例二电流变液的静态屈服强度与电场强度(直流)的关系(a)；电流变液相应的电流密度与电场强度(直流)的关系(b)
图3实施例三电流变液的剪切强度与剪切速率的关系(25℃)
图4实施例三电流变液的剪切强度与温度变化关系(25℃)
图5实施例四电流变液的透光率与时间变化关系(25℃)
图6实施例五电流变液的静态屈服强度与电场强度(直流)的关系(a)；电流变液相应的电流密度与电场强度(直流)的关系(b)
图7实施例六电流变液的静态屈服强度与电场强度(直流)的关系(a)；电流变液相应的电流密度与电场强度(直流)的关系(b)
具体实施方式
选用钛酸丁酯(Ti(O-Bu)4)在二次去离子水和无水乙醇溶剂水解获得氧化钛粉末，将该粉末在600℃煅烧获得锐钛矿型二氧化钛；将3克该锐钛矿型二氧化钛与500毫升10摩尔/升的氢氧化钠混合，在密闭的聚四氟乙烯杯中于135℃反应72小时；产物经水洗、醇洗后在200℃下干燥8小时与经150℃/2小时烘制过的甲基硅油混合均匀，即得到纳米管状钛酸钠电流变液，用NXS-11板板粘度计测量其流变学性能。
若将上述3克锐钛矿型二氧化钛与500毫升10摩尔/升的氢氧化钠混合，在密闭的聚四氟乙烯杯中于150℃反应72小时；产物经水洗、醇洗后在600℃下煅烧4小时后获得纳米棒状钛酸钠，200℃下干燥8小时与经150℃/2小时烘制过的甲基硅油混合均匀，即得到纳米棒状钛酸钠电流变液，用NXS-11板板粘度计测量其流变学性能。
若将上述3克锐钛矿型二氧化钛与500毫升10摩尔/升的氢氧化钾混合，在密闭的聚四氟乙烯杯中于150℃反应72小时；产物经水洗、醇洗后在200℃下干燥8小时与经150℃/2小时烘制过的甲基硅油混合均匀，即得到纳米棒状钛酸钾电流变液，用NXS-11板板粘度计测量其流变学性能。
本发明的实现过程和材料的性能由实施例和附图说明：
实施例一：
选用50毫升钛酸丁酯(Ti(O-Bu)4)在5毫升二次去离子水和200毫升无水乙醇溶剂中水解5小时获得氧化钛粉末，粉末干燥后在600℃煅烧获得锐钛矿型二氧化钛；将3克该锐钛矿型二氧化钛与500毫升10摩尔/升的氢氧化钠混合，在密闭的聚四氟乙烯杯中于135℃反应72小时；产物经水洗、醇洗多次后在200℃下干燥8小时即得到纳米管状钛酸钠，它的投射电镜如图1所示。
实施例二：
将实施例一所得到的纳米管状钛酸钠继续在200℃下干燥8小时，并与经150℃/2小时烘制过的甲基硅油按颗粒/硅油体积比35％混合均匀，即得到纳米管状钛酸钠电流变液，用NXS-11板板粘度计测量其流变学性能，其中静态屈服强度与电场强度的关系如图2(a)所示；它的电流密度与电场强度的关系如图2(b)所示。
实施例三：
将实施例一所得到的纳米管状钛酸钠继续在200℃下干燥8小时，并与经150℃/2小时烘制过的甲基硅油按颗粒/硅油体积比10％混合均匀得到稀释纳米管状钛酸钠电流变液，用NXS-11转筒粘度计测量其流变学性能，其中剪切强度与电场强度的关系如图3，可见即便颗粒体积分数很小，纳米管状钛酸钠电流变液仍有明显的电流变效应；通过控制转筒温度，获得的剪切应力与温度关系曲线如图4，可见该电流变液具有非常好的温度效应。
实施例四：
将实施例一所得到的纳米管状钛酸钠继续在200℃下干燥8小时，并与经150℃/2小时烘制过的甲基硅油按颗粒/硅油体积比5％混合均匀，得到进一步稀释的纳米管状钛酸钠电流变液，用用光投射法测量的悬浮稳定性如图5所示，透光率的增加代表了沉降发生，可见该电流变液具有非常好的悬浮稳定性。
实施例五：
选用50毫升钛酸丁酯(Ti(O-Bu)4)在5毫升二次去离子水和200毫升无水乙醇溶剂中水解5小时获得氧化钛粉末，粉末干燥后在600℃煅烧获得锐钛矿型二氧化钛；将3克该锐钛矿型二氧化钛与500毫升10摩尔/升的氢氧化钠混合，在密闭的聚四氟乙烯杯中于135℃反应72小时；产物经水洗、醇洗多次后在600℃下煅烧4小时后获得纳米棒状钛酸钠，200℃下干燥8小时与经150℃/2小时烘制过的甲基硅油混合均匀，即得到纳米棒状钛酸钠。它的剪切强度与电场强度的关系如图6。
实施例六：
选用50毫升钛酸丁酯(Ti(O-Bu)4)在5毫升二次去离子水和200毫升无水乙醇溶剂中水解5小时获得氧化钛粉末，粉末干燥后在600℃煅烧获得锐钛矿型二氧化钛；将3克该锐钛矿型二氧化钛与500毫升10摩尔/升的氢氧化钾混合，在密闭的聚四氟乙烯杯中于150℃反应72小时；产物经水洗、醇洗后在200℃下干燥8小时与经150℃/2小时烘制过的甲基硅油按颗粒/硅油体积比35％混合均匀，即得到纳米线棒钛酸钾电流变液，用NXS-11板板粘度计测量其流变学性能，其中静态屈服强度与电场强度的关系如图7(a)所示；它的电流密度与电场强度的关系如图7(b)所示。

Claims (4)

1、一种纳米钛酸盐电流变液，其特征在于该电流变液分散相为纳米管状或棒状的钛酸盐介电颗粒，连续相基液为甲基硅油；其中分散相的纳米管状或棒状的钛酸盐为纳米管状钛酸钠、纳米棒状钛酸钠和纳米棒状的钛酸钾之一种。
2、如权利要求1所述一种纳米钛酸盐电流变液，其特征在于分散相为纳米管状钛酸钠的电流变液的制备方法包括以下步骤：
①选用钛酸丁酯在二次去离子水和无水乙醇溶剂水解获得氧化钛粉末，将该粉末在600℃煅烧获得锐钛矿型二氧化钛；
②将3克由①获得的锐钛矿型二氧化钛与500毫升10摩尔/升的氢氧化钠混合，在密闭的聚四氟乙烯杯中于135℃反应72小时；产物经水洗、醇洗后在200℃下干燥8小时与经150℃/2小时烘制过的甲基硅油混合均匀，即得到纳米管状钛酸钠电流变液。
3、如权利要求1所述一种纳米钛酸盐电流变液，其特征在于分散相为纳米棒状钛酸钠的电流变液的制备方法包括以下步骤：
①选用钛酸丁酯在二次去离子水和无水乙醇溶剂水解获得氧化钛粉末，将该粉末在600℃煅烧获得锐钛矿型二氧化钛；
②将3克由①获得的锐钛矿型二氧化钛与500毫升10摩尔/升的氢氧化钠混合，在密闭的聚四氟乙烯杯中于135℃反应72小时；产物经水洗、醇洗后在600℃下煅烧4小时后获得纳米棒状钛酸钠，将颗粒在200℃下干燥8小时与经150℃/2小时烘制过的甲基硅油混合均匀，即得到纳米棒状钛酸钠电流变液。
4、如权利要求1所述一种纳米钛酸盐电流变液，其特征在于分散相为纳米棒状钛酸钾的电流变液的制备方法包括以下步骤：
①选用钛酸丁酯在二次去离子水和无水乙醇溶剂水解获得氧化钛粉末，将该粉末在600℃煅烧获得锐钛矿型二氧化钛；
②将3克由①获得的锐钛矿型二氧化钛与500毫升10摩尔/升的氢氧化钾混合，在密闭的聚四氟乙烯杯中于150℃反应72小时；产物经水洗、醇洗后在200℃下干燥8小时与经150℃/2小时烘制过的甲基硅油混合均匀，即得到纳米棒状钛酸钾电流变液。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4992192A (en) * 1989-04-21 1991-02-12 Hercules Incorporated Electrorheological fluids
CN1139813A (zh) * 1995-07-06 1997-01-08 中国科学院物理研究所 掺杂的钛酸锶电流变液及其制备方法
CN1190119A (zh) * 1997-02-04 1998-08-12 中国科学院物理研究所 复合型钛酸锶电流变液及其制备方法
CN1345919A (zh) * 2000-09-25 2002-04-24 西北工业大学 掺杂稀土改性钛酸钡电流变液及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4992192A (en) * 1989-04-21 1991-02-12 Hercules Incorporated Electrorheological fluids
CN1139813A (zh) * 1995-07-06 1997-01-08 中国科学院物理研究所 掺杂的钛酸锶电流变液及其制备方法
CN1190119A (zh) * 1997-02-04 1998-08-12 中国科学院物理研究所 复合型钛酸锶电流变液及其制备方法
CN1345919A (zh) * 2000-09-25 2002-04-24 西北工业大学 掺杂稀土改性钛酸钡电流变液及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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电流变液材料研究进展. 许素娟，王彪，门守强，陆坤权.宇航材料工艺，第2期. 2001 *

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