CN101508934A - 一种核壳颗粒/复合基液的电流变液制备方法 - Google Patents
一种核壳颗粒/复合基液的电流变液制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101508934A CN101508934A CNA2009100107031A CN200910010703A CN101508934A CN 101508934 A CN101508934 A CN 101508934A CN A2009100107031 A CNA2009100107031 A CN A2009100107031A CN 200910010703 A CN200910010703 A CN 200910010703A CN 101508934 A CN101508934 A CN 101508934A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- particle
- core
- particles
- fluid
- electrorheological fluid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 67
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 43
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 12
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- ZHPNWZCWUUJAJC-UHFFFAOYSA-N fluorosilicon Chemical compound [Si]F ZHPNWZCWUUJAJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims abstract description 9
- YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N butan-1-olate;titanium(4+) Chemical compound [Ti+4].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-] YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 12
- 229960000935 dehydrated alcohol Drugs 0.000 claims description 11
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 9
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 claims description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 8
- KXDAEFPNCMNJSK-UHFFFAOYSA-N Benzamide Chemical compound NC(=O)C1=CC=CC=C1 KXDAEFPNCMNJSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 5
- 229960004418 trolamine Drugs 0.000 claims description 5
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N urea group Chemical group NC(=O)N XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N Acetamide Chemical compound CC(N)=O DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 4
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000011246 composite particle Substances 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Lubricants (AREA)
Abstract
一种核壳颗粒/复合基液的电流变液制备方法，属于材料科学与工程技术领域。其特征是将纳米镍颗粒用氢氧化钠水溶液进行预处理，分离出颗粒；向分离后的颗粒中加入钛酸四丁酯乙醇溶液，分离出颗粒；向分离后的颗粒中加入含有机极性分子、去离子水、乙醇的混合液，分离出颗粒，在100～120℃烘干；将烘干后的颗粒重复包复1～2次，即可获得以镍为核心、以二氧化钛和有机极性分子为包覆层的核壳颗粒。然后将该核壳颗粒加入到氟硅油和甲基硅油的混合液中制备出电流变液。本发明的效果和益处是该电流变液显著提高了以金属为核心的核壳颗粒电流变液效应，改善了其抗沉降性。
Description
技术领域
本发明属于材料科学与工程技术领域，涉及一种电流变液制备方法，特别涉及一种以纳米颗粒镍为核心、以二氧化钛和有机极性分子为包覆层的纳米核壳颗粒作为分散相、以氟硅油和甲基硅油的混合液作为复合基液的电流变液制备方法。
背景技术
电流变液一般是由可极化颗粒(分散相)分散于绝缘油(基液)中形成的一种悬浮液。当对它施加电场时，其粘度、剪切强度瞬间变化几个数量级，由易流动的低粘度流体变为难流动或不流动的高粘度固体。当电场撤去以后，它又可以在毫秒时间内恢复到液态，这种变化可逆、连续，表现出良好的电控力学行为，在交通工具、液压设备、机械制造业、传感器技术等领域具有广泛的应用前景。但是从电流变材料的综合性能来看，仍存在着屈服强度偏低，抗沉降稳定性差等缺陷，尚不能满足工程应用需要。
核壳复合颗粒作为分散相是电流变液发展的方向之一。Conrad等1991年通过对不同方式包覆的双层复合颗粒结构的研究，从理论上预言，由高介电常数的绝缘外层包覆高导电核心结构，其剪切屈服应力的理论值有望达到20～100kPa。这是由于高导电核心可以帮助提高颗粒介电常数，增加颗粒的表面电荷，提供适宜的电导率，而高介电常数的绝缘外层可以提高材料的耐电场击穿能力，并有效限制表面电荷的运动，提高链结构的稳定性。然而，尽管近年来各种核壳颗粒电流变液材料不断涌现，但其电流变强度仍然远低于其理论值，仅达到2kPa。包覆层化学结构、包覆层均匀性和界面结合力是制约其电流变性能的重要因素。而且由于金属核壳分散相颗粒比重较大，易于沉淀，使电流变液抗沉降性较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提高以金属为核心的核壳颗粒电流变液的屈服强度，改善其沉降稳定性。提供一种以纳米颗粒镍为核心、以二氧化钛和有机极性分子为包覆层的纳米核壳颗粒作为分散相、以氟硅油和甲基硅油的混合液作为复合基液的电流变液制备方法。
本发明技术方案由下述步骤组成：
1.选取粒径20～100纳米的镍颗粒；
2.将颗粒放入浓度5～15mol/l NaOH的水溶液中进行超声搅拌，然后用水清洗，磁性分离出颗粒，向颗粒中加入钛酸四丁酯与无水乙醇的体积比为1∶1～2的溶液，超声搅拌，磁性分离出颗粒；
3.向经步骤2处理后的颗粒中加入含有有机极性分子、去离子水、无水乙醇的混合溶液，超声搅拌，用水清洗，磁性分离出颗粒，将颗粒在100～120℃下进行烘干，有机极性分子为尿素、三乙醇胺、乙酰胺、N-N-二甲基甲酰胺或苯甲酰胺，混合溶液各成分的体积比是有机极性分子：去离子水：无水乙醇＝4：1：10～20；
4.将经步骤3处理后的颗粒重复步骤2～3两次，获得以纳米镍为核心、以二氧化钛和有机极性分子为包覆层的纳米核壳颗粒；
5.将氟硅油和甲基硅油按体积比为氟硅油：甲基硅油＝1：1～4混合制成复合基液，将该复合基液与经步骤4处理后的纳米核壳颗粒按比例纳米核壳颗粒(克)：复合基液(毫升)＝30～40％进行混合，超声搅拌，获得电流变液。
本发明的效果和益处是制备出以纳米金属镍为核心、以二氧化钛和有机极性分子为包覆层的纳米核壳颗粒，能够使二氧化钛和有机极性分子牢固、均匀地包覆在纳米镍颗粒表面，明显提高了核壳颗粒电流变液的电流变强度；本发明方法制备的氟硅油和甲基硅油的复合基液可有效提高电流变液的抗沉降性。
附图说明
图1是本发明的方法所制备的以纳米颗粒镍为核心、以二氧化钛和有机极性分子为包覆层的核壳颗粒的红外光谱图。
图2是本发明的方法所制备的电流变液的屈服应力与电场强度的关系曲线。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
实施例一
1.选取平均粒径40纳米的镍颗粒；
2.将颗粒放入8mol/l NaOH(8mol/l)的水溶液中进行超声搅拌，然后用水清洗，磁性分离出颗粒，向颗粒中加入钛酸四丁酯与无水乙醇的体积比为1：1的溶液，超声搅拌，磁性分离出颗粒；
3.向颗粒中加入含有尿素、去离子水、无水乙醇的混合溶液，超声搅拌，用水清洗，磁性分离出颗粒，将颗粒在120℃下进行烘干，混合溶液各成分的体积比是尿素：去离子水：无水乙醇＝4：1：10；
4.将经步骤3处理后的颗粒重复步骤2～3两次，获得以纳米镍为核心、以二氧化钛和有机极性分子为包覆层的纳米核壳颗粒；该核壳颗粒的红外光谱如图1中曲线1所示；
5.将氟硅油和甲基硅油按体积比为氟硅油∶甲基硅油＝1∶1混合制成复合基液，将该复合基液与经步骤4处理后的纳米核壳颗粒按比例纳米核壳颗粒(克)：复合基液(毫升)＝30％进行混合，超声搅拌，获得电流变液。
用NXS-11板板粘度计测量流变学性能，该电流变液的屈服应力与电场强度的关系如附图2中曲线1所示。放置三个月后电流变液抗沉降率为98％。
实施例二
1～2.同实施例一中的步骤1～2；
3.向步骤2获得的颗粒中加入含有三乙醇胺、去离子水、无水乙醇的混合溶液，该混合溶液各成分的体积比是三乙醇胺：去离子水：无水乙醇＝4：1：10，超声搅拌，用水清洗，磁性分离出颗粒；
4～5.同实施例一中的步骤4～5。
制备出的核壳颗粒的红外光谱如图1中曲线2所示。
用NXS-11板板粘度计测量流变学性能，该电流变液的屈服强度与电场强度的关系如附图2中曲线2所示。放置三个月后，测出电流变液抗沉降率为98％。
Claims (2)
1.一种核壳颗粒/复合基液的电流变液制备方法，其特征是由下述步骤组成：
(1)选取粒径20～100纳米的镍颗粒；
(2)将颗粒放入浓度5～15mol/l NaOH的水溶液中进行超声搅拌，然后用水清洗，磁性分离出颗粒，向颗粒中加入钛酸四丁酯与无水乙醇的体积比为1：1～2的溶液，超声搅拌，磁性分离出颗粒；
(3)向经步骤(2)处理后的颗粒中加入含有有机极性分子、去离子水、无水乙醇的混合溶液，超声搅拌，用水清洗，磁性分离出颗粒，将颗粒在100～120℃下进行烘干，有机极性分子为尿素、三乙醇胺、乙酰胺、N-N-二甲基甲酰胺或苯甲酰胺，混合溶液各成分的体积比是有机极性分子：去离子水：无水乙醇＝4：1：10～20；
(4)将经步骤(3)处理后的颗粒重复步骤(2)～(3)两次，获得以纳米镍为核心、以二氧化钛和有机极性分子为包覆层的纳米核壳颗粒；
(5)将氟硅油和甲基硅油按体积比为氟硅油：甲基硅油＝1：1～4混合制成复合基液，将该复合基液与经步骤(4)处理后的纳米核壳颗粒按比例纳米核壳颗粒(克)：复合基液(毫升)＝30～40％进行混合，超声搅拌，获得电流变液。
2.根据权利要求1所述的一种核壳颗粒/复合基液的电流变液制备方法，其特征是有机极性分子为尿素、三乙醇胺、乙酰胺、N-N-二甲基甲酰胺或苯甲酰胺。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009100107031A CN101508934B (zh) | 2009-03-13 | 2009-03-13 | 一种核壳颗粒/复合基液的电流变液制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009100107031A CN101508934B (zh) | 2009-03-13 | 2009-03-13 | 一种核壳颗粒/复合基液的电流变液制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101508934A true CN101508934A (zh) | 2009-08-19 |
| CN101508934B CN101508934B (zh) | 2011-08-03 |
Family
ID=41001467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2009100107031A Expired - Fee Related CN101508934B (zh) | 2009-03-13 | 2009-03-13 | 一种核壳颗粒/复合基液的电流变液制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101508934B (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101967421A (zh) * | 2010-10-20 | 2011-02-09 | 中国兵器工业第五二研究所 | 一种具有电磁耦合作用的Ni/TiO2基电磁流变液及其制备方法 |
| CN102719295A (zh) * | 2012-06-11 | 2012-10-10 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种核壳型金属氧化物/氧化钛复合物电流变液及其制备方法 |
| CN104099163A (zh) * | 2014-06-20 | 2014-10-15 | 中国兵器科学研究院宁波分院 | 一种巨电流变液的制备方法 |
| CN107987916A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-05-04 | 青岛大学 | 一种具有剪切变稀的电磁流变性能材料的制备方法 |
| CN110055126A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-07-26 | 青岛科技大学 | 一种MOF-Ti/TiOx核壳型纳米复合颗粒电流变液及其制备方法 |
| CN114317076A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-04-12 | 菏泽学院 | 一种同核异壳纳米颗粒电流变液及其制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100448966C (zh) * | 2004-11-03 | 2009-01-07 | 西北工业大学 | 氧化钛/甲酰胺/羧甲基淀粉核壳型纳米电流变材料 |
| CN101089164B (zh) * | 2006-06-15 | 2010-08-04 | 中国科学院物理研究所 | 极性分子型电流变液 |
-
2009
- 2009-03-13 CN CN2009100107031A patent/CN101508934B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101967421A (zh) * | 2010-10-20 | 2011-02-09 | 中国兵器工业第五二研究所 | 一种具有电磁耦合作用的Ni/TiO2基电磁流变液及其制备方法 |
| CN101967421B (zh) * | 2010-10-20 | 2013-09-11 | 中国兵器工业第五二研究所 | 一种具有电磁耦合作用的Ni/TiO2基电磁流变液及其制备方法 |
| CN102719295A (zh) * | 2012-06-11 | 2012-10-10 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种核壳型金属氧化物/氧化钛复合物电流变液及其制备方法 |
| CN104099163A (zh) * | 2014-06-20 | 2014-10-15 | 中国兵器科学研究院宁波分院 | 一种巨电流变液的制备方法 |
| CN104099163B (zh) * | 2014-06-20 | 2016-04-06 | 中国兵器科学研究院宁波分院 | 一种巨电流变液的制备方法 |
| CN107987916A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-05-04 | 青岛大学 | 一种具有剪切变稀的电磁流变性能材料的制备方法 |
| CN110055126A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-07-26 | 青岛科技大学 | 一种MOF-Ti/TiOx核壳型纳米复合颗粒电流变液及其制备方法 |
| CN114317076A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-04-12 | 菏泽学院 | 一种同核异壳纳米颗粒电流变液及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101508934B (zh) | 2011-08-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101508934B (zh) | 一种核壳颗粒/复合基液的电流变液制备方法 | |
| Lee et al. | Enhanced electroresponsive performance of double-shell SiO2/TiO2 hollow nanoparticles | |
| CN101591583B (zh) | 一种高稳定性多相复合电流变液及其制备方法 | |
| Yin et al. | The electrorheological effect and dielectric properties of suspensions containing polyaniline@ titania nanocable-like particles | |
| Yin et al. | Enhanced dielectric polarization and electro-responsive characteristic of graphene oxide-wrapped titania microspheres | |
| CN101967421B (zh) | 一种具有电磁耦合作用的Ni/TiO2基电磁流变液及其制备方法 | |
| Yin et al. | The electrorheological effect of polyaniline nanofiber, nanoparticle and microparticle suspensions | |
| CN101209493A (zh) | 纳米核壳式铜-镍双金属粉体及其制备方法和应用 | |
| CN101089164B (zh) | 极性分子型电流变液 | |
| Yoon et al. | Smart fluid system dually responsive to light and electric fields: An electrophotorheological fluid | |
| Lu et al. | Preparation of polyaniline nanofibers by high gravity chemical oxidative polymerization | |
| Wu et al. | Preparation and electrorheological characteristics of uniform core/shell structural particles with different polar molecules shells | |
| CN103242512B (zh) | Au/聚(3,4-二氧乙基)噻吩核壳结构的复合纳米粒子的制备方法 | |
| CN106010736B (zh) | 一种各向异性的氧化钛/聚苯胺纳米复合材料电流变液及其制备方法 | |
| CN102719295A (zh) | 一种核壳型金属氧化物/氧化钛复合物电流变液及其制备方法 | |
| CN108774562A (zh) | 一种MOF-Ti/聚苯胺纳米复合材料电流变液及其制备方法 | |
| AlSalem et al. | Fabrication of Asymmetric Supercapacitors (AC@ GQDs//AC) with High Electrochemical Performance Utilizing Activated Carbon and Graphene Quantum Dots | |
| KR20110065600A (ko) | 실리카/이산화티타늄 나노튜브의 제조 및 전기유변유체로의 응용 | |
| CN103333437A (zh) | 一种稀土掺杂碳纳米管/聚氯乙烯复合吸波薄膜材料 | |
| CN106010734B (zh) | 一种具有粗糙表面的聚苯胺/聚吡咯共聚型纳米纤维电流变液及其制备方法 | |
| CN103965993A (zh) | 一种空心球电流变液及其制备方法 | |
| CN101768503B (zh) | 草酸氧钛电流变液及其制备方法 | |
| CN111004674A (zh) | 一维纳米核壳结构电流变液及其制备方法 | |
| Di et al. | Electrorheological behavior of copper phthalocyanine-doped mesoporous TiO2 suspensions | |
| Liang et al. | Efficient and stable electrorheological fluids based on chestnut-like cobalt hydroxide coupled with surface-functionalized carbon dots |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110803 Termination date: 20140313 |