JPH06313179A - 電気粘性流体 - Google Patents
電気粘性流体Info
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- JPH06313179A JPH06313179A JP10399393A JP10399393A JPH06313179A JP H06313179 A JPH06313179 A JP H06313179A JP 10399393 A JP10399393 A JP 10399393A JP 10399393 A JP10399393 A JP 10399393A JP H06313179 A JPH06313179 A JP H06313179A
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- Japan
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- fluorine
- carbon atoms
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 一般式(I)で表されるフッ素基含有芳香族
化合物に誘電体粒子を分散させてなる電気粘性流体であ
る。 R−(O−Rf)n (I) 〔ここで、Rは炭素数6〜60個のn価の芳香族基、n
は1〜4の整数、Rfはフルオロカーボン基またはその
部分置換体、Rf中の炭素原子の数は1〜25でありか
つRf中のフッ素原子の数/炭素原子の数の比は0.6
以上である。なお、nが2以上の場合には、一般式
(I)で表される化合物は複数の種類のO−Rf基より
構成されていてもよい。〕 【効果】 誘電体粒子をフッ素基含有芳香族化合物に分
散させた本発明の電気粘性流体は粒子分散安定性、電気
粘性効果、潤滑性等に優れ、振動吸収、トルク伝達、サ
ーボ制御等のアクチュエーターとして利用される。
化合物に誘電体粒子を分散させてなる電気粘性流体であ
る。 R−(O−Rf)n (I) 〔ここで、Rは炭素数6〜60個のn価の芳香族基、n
は1〜4の整数、Rfはフルオロカーボン基またはその
部分置換体、Rf中の炭素原子の数は1〜25でありか
つRf中のフッ素原子の数/炭素原子の数の比は0.6
以上である。なお、nが2以上の場合には、一般式
(I)で表される化合物は複数の種類のO−Rf基より
構成されていてもよい。〕 【効果】 誘電体粒子をフッ素基含有芳香族化合物に分
散させた本発明の電気粘性流体は粒子分散安定性、電気
粘性効果、潤滑性等に優れ、振動吸収、トルク伝達、サ
ーボ制御等のアクチュエーターとして利用される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は誘電体粒子を分散させた
電気粘性流体の媒体に関するものであり、本媒体を用い
た電気粘性流体は電気粘性効果、粒子分散安定性、潤滑
性等に優れ、振動吸収、トルク伝達、サーボ制御などの
アクチュエーターとして利用される。
電気粘性流体の媒体に関するものであり、本媒体を用い
た電気粘性流体は電気粘性効果、粒子分散安定性、潤滑
性等に優れ、振動吸収、トルク伝達、サーボ制御などの
アクチュエーターとして利用される。
【0002】
【従来の技術】電圧の印加により粘性が大きく瞬間的か
つ可逆的に変化する電気粘性流体は、1940年代より
シリカやでんぷんなどの含水微粒子を絶縁油に分散させ
たいわゆるWinslow流体(USP241785
0)としてよく知られている。その後、この流体の性能
を改良するため分散させる誘電体粒子の改良を中心に多
くの提案がなされてきた。例えば、含水微粒子として、
界面活性剤と水またはアミンを含んだシリカやアルミナ
粒子(USP3367872)、イオン交換樹脂粒子
(特開昭50−92278)やゼオライト粒子(特開平
2−3711)、水の代わりに有機電解質を含有させた
(特開平1−284595)、また水や電解質を含まな
い、いわゆる非含水粒子として、ポリキノリンやポリア
ニリンのような有機半導体粒子(GB217051
0)、表面に絶縁層を形成した導電体粒子(特開昭64
−6093)、液晶ポリマー粒子(Proceedin
gs the2nd Int’l Conf.on E
RF,231,1989)、ヒドラジン硫酸塩などの異
方導電性粒子(USP4772407)、ポリエーテル
化合物からなる粒子(EP32601A1)などが挙げ
られる。
つ可逆的に変化する電気粘性流体は、1940年代より
シリカやでんぷんなどの含水微粒子を絶縁油に分散させ
たいわゆるWinslow流体(USP241785
0)としてよく知られている。その後、この流体の性能
を改良するため分散させる誘電体粒子の改良を中心に多
くの提案がなされてきた。例えば、含水微粒子として、
界面活性剤と水またはアミンを含んだシリカやアルミナ
粒子(USP3367872)、イオン交換樹脂粒子
(特開昭50−92278)やゼオライト粒子(特開平
2−3711)、水の代わりに有機電解質を含有させた
(特開平1−284595)、また水や電解質を含まな
い、いわゆる非含水粒子として、ポリキノリンやポリア
ニリンのような有機半導体粒子(GB217051
0)、表面に絶縁層を形成した導電体粒子(特開昭64
−6093)、液晶ポリマー粒子(Proceedin
gs the2nd Int’l Conf.on E
RF,231,1989)、ヒドラジン硫酸塩などの異
方導電性粒子(USP4772407)、ポリエーテル
化合物からなる粒子(EP32601A1)などが挙げ
られる。
【0003】このように、電気粘性流体に関しては、粒
子を中心に改良が検討されてきたが、分散媒体について
の改良は比較的行われていない。電気粘性流体の研究の
初期には分散媒体としてケロシン、トランス油、スピン
ドル油、カストル油、高級パラフィン等が使用されてき
たが、その後、シリコーン、塩化ビフェニル、フッ素系
油、ドデカセン、セバチン酸ブチル、フタル酸ジブチ
ル、芳香族脂肪酸高級アルキルエステル(特開昭50−
92278)、ハロゲン化芳香族化合物(特開昭60−
209242)、フッ素変性シリコーン(特開平1−1
98696)、ファスファゼン(特開平3−13959
9)等が検討されてきた。
子を中心に改良が検討されてきたが、分散媒体について
の改良は比較的行われていない。電気粘性流体の研究の
初期には分散媒体としてケロシン、トランス油、スピン
ドル油、カストル油、高級パラフィン等が使用されてき
たが、その後、シリコーン、塩化ビフェニル、フッ素系
油、ドデカセン、セバチン酸ブチル、フタル酸ジブチ
ル、芳香族脂肪酸高級アルキルエステル(特開昭50−
92278)、ハロゲン化芳香族化合物(特開昭60−
209242)、フッ素変性シリコーン(特開平1−1
98696)、ファスファゼン(特開平3−13959
9)等が検討されてきた。
【0004】中でも、シリコーンは電気的(抵抗値、絶
縁破壊強度、誘電率等)、熱的(高温・低温安定性、沸
点、凝固点、密度等)、化学的(耐酸化性、吸水性、溶
解性、引火性、反応性、腐食性、電気分解性、毒性、安
全衛生性等)、機械的(粘度、粘度指数、剪断速度特
性、潤滑性、耐磨耗性、圧縮性等)、経済的(コスト、
原料供給安定性等)にもバランスのとれた分散媒体とし
て最もよく使用されている。
縁破壊強度、誘電率等)、熱的(高温・低温安定性、沸
点、凝固点、密度等)、化学的(耐酸化性、吸水性、溶
解性、引火性、反応性、腐食性、電気分解性、毒性、安
全衛生性等)、機械的(粘度、粘度指数、剪断速度特
性、潤滑性、耐磨耗性、圧縮性等)、経済的(コスト、
原料供給安定性等)にもバランスのとれた分散媒体とし
て最もよく使用されている。
【0005】ところで、粒子分散系の電気粘性流体にお
ける大きな問題の一つに、粒子の沈降分離と凝集固化が
あり、実用の障害となっている。この問題を解決するた
めに粒子と媒体の密度(一般に後者が低い)を近づける
目的で、中空体や多孔体にして密度を下げた粒子(特開
平1−172496)を使用する方法、臭素やフッ素等
の比重の高いハロゲン原子を含有する化合物からなる高
密度の分散媒体(特開昭60−209242)を使用す
る方法等が、また粒子間の静電気的反発力を利用する目
的で、荷電性の流体(特開昭62−95397)や超微
細粒子(特開平3−160094)を分散媒体中に添加
する方法等が提案されている。
ける大きな問題の一つに、粒子の沈降分離と凝集固化が
あり、実用の障害となっている。この問題を解決するた
めに粒子と媒体の密度(一般に後者が低い)を近づける
目的で、中空体や多孔体にして密度を下げた粒子(特開
平1−172496)を使用する方法、臭素やフッ素等
の比重の高いハロゲン原子を含有する化合物からなる高
密度の分散媒体(特開昭60−209242)を使用す
る方法等が、また粒子間の静電気的反発力を利用する目
的で、荷電性の流体(特開昭62−95397)や超微
細粒子(特開平3−160094)を分散媒体中に添加
する方法等が提案されている。
【0006】電気粘性流体用の分散媒体として、上述の
ようにシリコーンは優れた性能を持っているが、シリコ
ーン類の密度は通常0.95〜1.0〔g/cm3 〕程
度であり、誘電体粒子に比べて一般に低い。そのため、
フッ素原子を含む置換基をシリコーン鎖に結合して密度
を高めた変性シリコーンを用いる方法(特開平1−19
8696)が考えられている。また、アミノ変性シリコ
ーンを通常のジメチルシリコーンに添加して粒子間に反
発力を持たせて粒子の凝集・沈降を抑制する方法(特開
昭62−95397)等も考えられている。しかし、前
者の方法ではフッ素の含有率に限界があり、密度をあま
り大きくすることが難しく、また高価なものになる。ま
た後者の方法では短期的には優れた性能を示すものの長
期的には安定な効果を持続しがたい。
ようにシリコーンは優れた性能を持っているが、シリコ
ーン類の密度は通常0.95〜1.0〔g/cm3 〕程
度であり、誘電体粒子に比べて一般に低い。そのため、
フッ素原子を含む置換基をシリコーン鎖に結合して密度
を高めた変性シリコーンを用いる方法(特開平1−19
8696)が考えられている。また、アミノ変性シリコ
ーンを通常のジメチルシリコーンに添加して粒子間に反
発力を持たせて粒子の凝集・沈降を抑制する方法(特開
昭62−95397)等も考えられている。しかし、前
者の方法ではフッ素の含有率に限界があり、密度をあま
り大きくすることが難しく、また高価なものになる。ま
た後者の方法では短期的には優れた性能を示すものの長
期的には安定な効果を持続しがたい。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、電気
的、熱的、化学的(安全衛生性含む)、機械的、経済的
にも優れ、変性シリコーン等に変わる高密度で粒子分散
安定性に優れた分散媒体を提供することである。
的、熱的、化学的(安全衛生性含む)、機械的、経済的
にも優れ、変性シリコーン等に変わる高密度で粒子分散
安定性に優れた分散媒体を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】従来、高密度で電気的、
熱的、化学的(安全衛生性含む)、機械的にも優れた絶
縁油としてはパーフルオロカーボン(例えば、クライト
ックス:デュポン社)、パーフルオロエーテル(例え
ば、フォンブリン:日本モンテエジソン社)等のフッ素
系油が挙げられるが、いずれも極めて高価であり、また
密度が高すぎて流動抵抗が高くなりすぎる嫌いがある。
本発明者らは電気粘性流体の媒体として優れた上記の特
性をもつフッ素系媒体に着目し、フッ素原子を含有する
分子鎖を適度に結合した各種の絶縁製油を合成し、鋭意
検討した結果、本発明に到達したものである。
熱的、化学的(安全衛生性含む)、機械的にも優れた絶
縁油としてはパーフルオロカーボン(例えば、クライト
ックス:デュポン社)、パーフルオロエーテル(例え
ば、フォンブリン:日本モンテエジソン社)等のフッ素
系油が挙げられるが、いずれも極めて高価であり、また
密度が高すぎて流動抵抗が高くなりすぎる嫌いがある。
本発明者らは電気粘性流体の媒体として優れた上記の特
性をもつフッ素系媒体に着目し、フッ素原子を含有する
分子鎖を適度に結合した各種の絶縁製油を合成し、鋭意
検討した結果、本発明に到達したものである。
【0009】即ち、本発明は、一般式(I)で表される
フッ素基含有芳香族化合物に誘電体粒子を分散させてな
る電気粘性流体である。 R−(O−Rf)n (I) 〔ここで、Rは炭素数6〜60個のn価の芳香族基、n
は1〜4の整数、Rfはフルオロカーボン基またはその
部分置換体、Rf中の炭素原子の数は1〜25でありか
つRf中のフッ素原子の数/炭素原子の数の比は0.6
以上である。なお、nが2以上の場合には、一般式
(I)で表される化合物は複数の種類のO−Rf基より
構成されていてもよい。〕次に一般式(I)で表される
フッ素基含有芳香族化合物について、その内容を以下詳
細に説明する。
フッ素基含有芳香族化合物に誘電体粒子を分散させてな
る電気粘性流体である。 R−(O−Rf)n (I) 〔ここで、Rは炭素数6〜60個のn価の芳香族基、n
は1〜4の整数、Rfはフルオロカーボン基またはその
部分置換体、Rf中の炭素原子の数は1〜25でありか
つRf中のフッ素原子の数/炭素原子の数の比は0.6
以上である。なお、nが2以上の場合には、一般式
(I)で表される化合物は複数の種類のO−Rf基より
構成されていてもよい。〕次に一般式(I)で表される
フッ素基含有芳香族化合物について、その内容を以下詳
細に説明する。
【0010】Rは炭素数6〜60個、より好ましくは6
〜20個の芳香族基であり、芳香族環あるいはそれに芳
香族環以外の置換基や連結基を含んでいてもよい。Rの
代表的な具体例としては、フェニル基、フェニレン基等
の〔化1〕で示される芳香族基が挙げられる。
〜20個の芳香族基であり、芳香族環あるいはそれに芳
香族環以外の置換基や連結基を含んでいてもよい。Rの
代表的な具体例としては、フェニル基、フェニレン基等
の〔化1〕で示される芳香族基が挙げられる。
【0011】
【化1】
【0012】また、置換基や連結基の代表的な具体例と
しては、アルキル基、ハロゲン基、アルコキシ基、エー
テル基、エステル基、水酸基等が挙げられる。一方、R
fはフルオロアルケニル基、フルオロアリール基、フル
オロアラルキル基等が挙げられる。これらフルオロカー
ボン基のフッ素原子または水素原子の一部がハロゲン原
子やアミノ基、ニトリル基等で置換されていてもよい。
nは1〜4の整数であるが、とりわけ、電気粘性流体の
媒体としては1〜2が好ましい。(なお、本発明に用い
ることができるこれらフッ素基含有芳香族化合物につい
ては特願平4−54192参照) フッ素系油はシリコーン系油に比べて機械的特性、特に
潤滑性がよく、本発明のフッ素基含有芳香族化合物もこ
の特性に優れており、これを媒体に用いた本発明の電気
粘性流体は、振動吸収やトルク伝達、サーボ制御等のア
クチュエーターに使用した場合、特に電圧を印加しない
際の機械的特性に優れた性能が期待される。
しては、アルキル基、ハロゲン基、アルコキシ基、エー
テル基、エステル基、水酸基等が挙げられる。一方、R
fはフルオロアルケニル基、フルオロアリール基、フル
オロアラルキル基等が挙げられる。これらフルオロカー
ボン基のフッ素原子または水素原子の一部がハロゲン原
子やアミノ基、ニトリル基等で置換されていてもよい。
nは1〜4の整数であるが、とりわけ、電気粘性流体の
媒体としては1〜2が好ましい。(なお、本発明に用い
ることができるこれらフッ素基含有芳香族化合物につい
ては特願平4−54192参照) フッ素系油はシリコーン系油に比べて機械的特性、特に
潤滑性がよく、本発明のフッ素基含有芳香族化合物もこ
の特性に優れており、これを媒体に用いた本発明の電気
粘性流体は、振動吸収やトルク伝達、サーボ制御等のア
クチュエーターに使用した場合、特に電圧を印加しない
際の機械的特性に優れた性能が期待される。
【0013】本発明に適用される誘電体粒子とは、電界
の印加により、粒子の表面にイオンや電子の分極を生じ
る粒子であり、本発明のフッ素基含有芳香族化合物に分
散させて電気粘性効果を発現できる粒子であればいずれ
でもよい。このような誘電体粒子としては、従来公知の
粒子分散系電気粘性流体に用いられている、イオン性基
や親水性基、構造水等をもつ含水系粒子、粒子の表面あ
るいは内部に電解質を含有する非含水系粒子、半導体粒
子や表面絶縁化導電性粒子あるいは内部に異方導電性粒
子などの部分導電性をもつ非含水系粒子、その他電界の
印加により、粒子の表面にイオンや電子の分極が生じる
構造をもつ複合粒子などが挙げられる。これらの粒子の
粒径は、0.1〜100μm程度であり、多くの場合1
〜20μmである。
の印加により、粒子の表面にイオンや電子の分極を生じ
る粒子であり、本発明のフッ素基含有芳香族化合物に分
散させて電気粘性効果を発現できる粒子であればいずれ
でもよい。このような誘電体粒子としては、従来公知の
粒子分散系電気粘性流体に用いられている、イオン性基
や親水性基、構造水等をもつ含水系粒子、粒子の表面あ
るいは内部に電解質を含有する非含水系粒子、半導体粒
子や表面絶縁化導電性粒子あるいは内部に異方導電性粒
子などの部分導電性をもつ非含水系粒子、その他電界の
印加により、粒子の表面にイオンや電子の分極が生じる
構造をもつ複合粒子などが挙げられる。これらの粒子の
粒径は、0.1〜100μm程度であり、多くの場合1
〜20μmである。
【0014】なお、本発明に用いられるフッ素基含有芳
香族化合物は単独で使用しても、また複数種混合し使用
してもよく、さらにまた、フッ素基を含有しない、例え
ば、フェニルアルカンやフェニルアルキルエーテル等
の、本発明のフッ素基含有芳香族化合物と相溶する他種
の分散媒体と混合して使用することもできる。以下、実
施例をもって本発明を具体的に説明する。なお、電気粘
性効果の測定は、プレート間に電圧が印加できるように
改造したパラレルプレート型の回転粘度計(レオロジ社
製 300)を用い、電極間にDC1.0kv/mmの
電圧を印加して、剪断速度200sec-1で行った。
香族化合物は単独で使用しても、また複数種混合し使用
してもよく、さらにまた、フッ素基を含有しない、例え
ば、フェニルアルカンやフェニルアルキルエーテル等
の、本発明のフッ素基含有芳香族化合物と相溶する他種
の分散媒体と混合して使用することもできる。以下、実
施例をもって本発明を具体的に説明する。なお、電気粘
性効果の測定は、プレート間に電圧が印加できるように
改造したパラレルプレート型の回転粘度計(レオロジ社
製 300)を用い、電極間にDC1.0kv/mmの
電圧を印加して、剪断速度200sec-1で行った。
【0015】
【実施例】以下実施例で説明する。
【0016】
【実施例1】2wt%の水分を含有させたスルホン酸基
含有カチオン交換樹脂粒子(MCIGEL CK10
S、三菱化成製、粒径:約12μm、比重:約1.3、
Na塩型)を〔化2〕に示すフッ素基含有芳香族化合物
(比重:約1.36、40℃粘度:26CS)に粒子濃
度20vol%で分散させ電気粘性流体を得た。
含有カチオン交換樹脂粒子(MCIGEL CK10
S、三菱化成製、粒径:約12μm、比重:約1.3、
Na塩型)を〔化2〕に示すフッ素基含有芳香族化合物
(比重:約1.36、40℃粘度:26CS)に粒子濃
度20vol%で分散させ電気粘性流体を得た。
【0017】
【化2】
【0018】一方、同一粒子を同一濃度でフッ素変性シ
リコーン(FC1265、東レシリコーン、比重:1.
25、25℃粘度:300CS)に分散させて比較試料
とした。電気粘性効果は、後者が1600Paあるのに
対し前者は2200Paと大きな値を示した。また更
に、これらの電気粘性流体を25℃で3カ月間静置させ
た後、粒子の沈降状態と再分散性を調べたところ、両者
ともに僅かな粒子沈降と相分離が見られたが、後者は前
者に比べ粒子の凝集が少なく手で軽く振るとより容易に
再分散した。
リコーン(FC1265、東レシリコーン、比重:1.
25、25℃粘度:300CS)に分散させて比較試料
とした。電気粘性効果は、後者が1600Paあるのに
対し前者は2200Paと大きな値を示した。また更
に、これらの電気粘性流体を25℃で3カ月間静置させ
た後、粒子の沈降状態と再分散性を調べたところ、両者
ともに僅かな粒子沈降と相分離が見られたが、後者は前
者に比べ粒子の凝集が少なく手で軽く振るとより容易に
再分散した。
【0019】
【実施例2】120℃で24時間乾燥した合成ゼオライ
ト(TSZ623、東レ製、粒径:約10μm、比重:
2.4)を粒子濃度20vol%となるよう〔化3〕−
〔化5〕で示す各種のフッ素基含有芳香族化合物に分散
した流体について、電気粘性効果及び25℃で3カ月間
静置した後の粒子の沈降状態と再分散性を調べ、表1の
結果を得た。
ト(TSZ623、東レ製、粒径:約10μm、比重:
2.4)を粒子濃度20vol%となるよう〔化3〕−
〔化5〕で示す各種のフッ素基含有芳香族化合物に分散
した流体について、電気粘性効果及び25℃で3カ月間
静置した後の粒子の沈降状態と再分散性を調べ、表1の
結果を得た。
【0020】
【化3】
【0021】
【化4】
【0022】
【化5】
【0023】なお、比較のためジメチルシリコーン(D
MS)に同様に分散させた流体についても調べた。
MS)に同様に分散させた流体についても調べた。
【0024】
【表1】
【0025】
【発明の効果】誘電体粒子をフッ素基含有芳香族化合物
に分散させた本発明の電気粘性流体は粒子分散安定性、
電気粘性効果、潤滑性等に優れ、振動吸収、トルク伝
達、サーボ制御等のアクチュエーターとして利用され
る。
に分散させた本発明の電気粘性流体は粒子分散安定性、
電気粘性効果、潤滑性等に優れ、振動吸収、トルク伝
達、サーボ制御等のアクチュエーターとして利用され
る。
Claims (1)
- 【請求項1】 一般式(I)で表されるフッ素基含有芳
香族化合物に誘電体粒子を分散させてなる電気粘性流
体。 R−(O−Rf)n (I) 〔ここで、Rは炭素数6〜60個のn価の芳香族基、n
は1〜4の整数、Rfはフルオロカーボン基またはその
部分置換体、Rf中の炭素原子の数は1〜25でありか
つRf中のフッ素原子の数/炭素原子の数の比は0.6
以上である。なお、nが2以上の場合には、一般式
(I)で表される化合物は複数の種類のO−Rf基より
構成されていてもよい。〕
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10399393A JPH06313179A (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 電気粘性流体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10399393A JPH06313179A (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 電気粘性流体 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06313179A true JPH06313179A (ja) | 1994-11-08 |
Family
ID=14368827
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10399393A Withdrawn JPH06313179A (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 電気粘性流体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06313179A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004137250A (ja) * | 2002-08-19 | 2004-05-13 | Naotake Nakamura | 液晶性化合物及びそれを用いた電気粘性流体 |
JP2019070447A (ja) * | 2015-12-04 | 2019-05-09 | 旭化成株式会社 | 電気粘性流体および電気デバイス |
-
1993
- 1993-04-30 JP JP10399393A patent/JPH06313179A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004137250A (ja) * | 2002-08-19 | 2004-05-13 | Naotake Nakamura | 液晶性化合物及びそれを用いた電気粘性流体 |
JP2019070447A (ja) * | 2015-12-04 | 2019-05-09 | 旭化成株式会社 | 電気粘性流体および電気デバイス |
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