CN111040857B - 一种电流变液体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电流变液体及其制备方法，所述电流变液体包括以下按重量份计算的组分：电介质颗粒50～200份、高极化率颗粒1～10份、绝缘油20～2000份；所述高极化率颗粒为富勒烯、或富勒烯与苯及苯的衍生物的组合。所述电流变液体具有屈服强度高、漏电流小、寿命长的优点。

Description

一种电流变液体及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电流变液技术领域，更具体地，涉及一种由富勒烯和苯及其衍生物、电介质颗粒与绝缘油组成的电流变液体及其制备方法。
背景技术
电流变液是一种由电介质颗粒分散在绝缘液体中组成的智能材料。在零外场时，电流变液粘度很低，当外加电场作用于电流变液时，电流变液的剪切应力随电场强度的增加而变大。当电场足够大时，电流变液转变成类似固体物质。且这种剪切应力转变是连续可调、可逆，响应时间为毫秒量级，因此电流变液可用于无级变速器、减震器、阻尼系统、阀门、机电控制耦合等。
目前，电流变液可分为两类：一是传统电流变液，即电介质型电流变液；二是巨电流变液，即极性分子型电流变液。前者从理论或者实验上得到的屈服强度都过低，无法满足实用化。后者的屈服强度很高，其在电场中产生高屈服强度的关键在于极性分子的作用，而极性分子会在机械摩擦、高温等作用下脱附、分解、挥发等，所以极性分子型巨电流变液的使用寿命很差，也无法实用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电流变液体，所述电流变液体具有较高的屈服强度和寿命。
本发明的另一个目的在于提供所述电流变液体的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种电流变液体，包括以下按重量份计算的组分：电介质颗粒50～200份、高极化率颗粒1～10份、绝缘油20～2000份；所述高极化率颗粒为富勒烯、或富勒烯与苯及苯的衍生物的组合。
进一步地，所述富勒烯为碳富勒烯、硼富勒烯、或所述碳富勒和/或硼富勒烯与金属或非金属的掺杂物中的一种或几种的组合。
进一步地，所述金属为铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡、铜、铅、锌、锡、钴、镍、锑、汞、镉、铋、金、银、铂、钌、铑、钯、锇、铱、铍、锂、铷、铯、钛、锆、钒、铌、钽、钨、钼中的一种或几种。
进一步地，所述非金属为氢、硼、碳、氮、氧、氟、硅、磷、硫、氯、砷、硒、溴、碲、碘、砹中的一种或几种。
进一步地，所述苯的衍生物为二甲苯，氯苯中的一种或几种。
进一步地，所述电介质颗粒的介电常数大于10，电阻率大于10欧·米。
进一步地，所述电介质颗粒为二氧化钛、MTiO3中的一种或几种；所述M为Ca、Ba、Sr、La。
进一步地，所述富勒烯与苯及苯的衍生物的组合中，富勒烯和苯及苯的衍生物以范德华力或者化学键的方式吸附或者镶嵌在所述电介质颗粒的表面；或者富勒烯和苯及苯的衍生物分散在所述绝缘油中。
所述高极化率颗粒和电介质颗粒为任意形状，包括球形，长方体、四面体、不规则多面体。
进一步地，所述电介质颗粒的粒径为0.05～10μm。
进一步地，所述绝缘油为硅油、矿物油、机油或烃油中的一种。
本发明所述电流变液体的制备方法，作为其中一种实施方式，包括以下步骤：
将富勒烯和绝缘油混合，超声分散，得到悬浮液；将电介质颗粒加入到所述悬浮液中，研磨，之后热处理除去水分。
作为另一种实施方式，包括以下步骤：将富勒烯与苯或苯的衍生物进行混合，得到混合物，将电介质颗粒加入所述混合物中，加热至140℃，搅拌直至蒸干，得到混合颗粒，将混合颗粒和绝缘油混合，研磨，之后热处理除去水分。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明所述电流变液由粒径较大的电介质颗粒、富勒烯和苯及其衍生物和绝缘油组成，具有屈服强度高、漏电流小、寿命长的优点。
附图说明
图1为实施例1与对比例1的屈服强度与电场强度关系图。
图2为实施例2与对比例2的屈服强度与电场强度关系图。
图3为对比例3与对比例4的屈服强度与电场强度关系图。
具体实施方式
通过以下具体实施例进一步详细说明本发明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明，可以在本发明权利限定的范围内进行各种改变。
实施例1
将1份C60颗粒(密度为1.68g/cm3)和200份二甲基硅油(粘度为20cst，密度为0.97g/cm3)混合，超声分散30min，得到C60-硅油悬浮液；将50份二氧化钛颗粒(密度为4.2g/cm3，粒径为1.5μm)加入到C60-硅油悬浮液中，仔细研磨，最后将在150℃下热处理2小时除去水分，得到电流变液。
实施例2
首先将1份C60(密度为1.68g/cm3)和100份二甲苯(分析纯，密度为0.86g/cm3)混合，搅拌两小时得到均匀的C60-二甲苯溶液；将100份二氧化钛颗粒(密度为4.2g/cm3，粒径为1.5μm)加入到上述C60-二甲苯溶液中，搅拌半小时后加热至140℃，继续搅拌直至蒸干，得到C60-二氧化钛颗粒，即C60吸附在二氧化钛表面。将C60-二氧化钛颗粒与100份硅油(500cst，密度为0.97g/cm3)混合，仔细研磨，最后将在150℃下热处理2小时除去水分，得到电流变液。
对比例1
与实施例1不同的是，本对比例为不添加C60颗粒的情况，其它步骤及参数与实施例1相同。
对比例2
与实施例2不同的是，本对比例为不添加C60颗粒的情况，其它步骤及参数与实施例2相同。
对比例3
将1份对二甲苯(密度为0.86)和150份二甲基硅油(粘度为300cst，密度为0.97g/cm3)混合，得到二甲苯-硅油悬浮液；将200份二氧化钛颗粒(密度为4.2g/cm3，粒径为1.5μm)加入到二甲苯-硅油悬浮液中，仔细研磨，最后将在120℃下热处理2小时除去水分，得到电流变液。
对比例4
与对比例3不同的是，本对比例为不添加二甲苯的情况，其它步骤及参数与对比例3相同。
测试
对上述所制备得到的电流变液进行测试，测试其电流变液的屈服强度与电场强度关系，其结果如图1～3所示。其中，图1为实施例1与对比例1的屈服强度与电场强度关系图。图2为实施例2与对比例2的屈服强度与电场强度关系图。图3为对比例3与对比例4的屈服强度与电场强度关系图。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种电流变液体，其特征在于，包括以下按重量份计算的组分：电介质颗粒50～200份、高极化率颗粒1～10份、绝缘油20～2000份；所述高极化率颗粒为富勒烯与苯及苯的衍生物的组合；所述苯的衍生物为二甲苯、氯苯中的一种或几种；
所述富勒烯为碳富勒烯、硼富勒烯、或所述碳富勒和/或硼富勒烯与金属或非金属的掺杂物中的一种或几种的组合；
所述电介质颗粒的介电常数大于10，电阻率大于10欧·米；所述电介质颗粒的粒径为0.05～10μm；
所述电介质颗粒为二氧化钛、MTiO3中的一种或几种；所述M为Ca、Ba、Sr、La。
2.根据权利要求1所述的电流变液体，其特征在于，所述富勒烯与苯及苯的衍生物的组合中，富勒烯和苯及苯的衍生物以范德华力或者化学键的方式吸附或者镶嵌在所述电介质颗粒的表面；或者富勒烯和苯及苯的衍生物分散在所述绝缘油中。
3.根据权利要求1所述的电流变液体，其特征在于，所述绝缘油为硅油、矿物油、机油或烃油中的一种。
4.权利要求1～3任一项所述的电流变液体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将富勒烯与苯或苯的衍生物进行混合，得到混合物，将电介质颗粒加入所述混合物中，加热至140℃，搅拌直至蒸干，得到混合颗粒，将混合颗粒和绝缘油混合，研磨，之后热处理除去水分。
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