[发明专利]用于电流变液的纳米Fe2O3材料、其制备方法及电流变液

说明书

技术领域

本发明属于智能材料技术领域，尤其涉及一种用于电流变液的纳米Fe₂O₃材料、其制备方法及电流变液。

背景技术

电流变液是一种近年来备受关注的新型智能材料，其在没有外电场的情况下是悬浮液，与机械润滑油相似；在通电情况下，其粘度随外电场的增加而变稠，实现液体向固体的转变：当外电场足够大时，电流变液表现出类似固体的性质；当除去外电场时，又可以恢复到液态。由于电流变液的电流变性能可由外加电场控制，而且响应速度极快，其可广泛应用于机械传动、减振隔振、液压阀、机器人和智能执行机构等领域。

电流变液是一种由介电微粒与绝缘液体混合而成的复杂流体，一般由基础液、固体粒子和添加剂组成。其中，基础液需要具有绝缘性能好、耐高压、低粘度、在无电场作用下具有良好流动性等特点，一般为煤油、矿物油、植物油、硅油等经理化处理的物质；固体粒子一般具有较高的介电常数和较强极性；添加剂通常由水、酸、碱、盐类物质和表面活性剂组成。早期开发的传统电流变液中一般以水为添加剂增强其稳定性和电流变效应，但是，受水的气化和凝固的限制，含水电流变液的工作温度范围仅为-20℃～70℃，存在高温下电流损失大、易造成设备腐蚀、长期放置易沉降等缺点。因此，开发不含水的电流变液是目前的研究热点之一。

在电流变液中，固体粒子的性质决定了电流变液性能的好坏，是电流变液的关键组分。固体粒子可以采用多种材料制成，常用的有包括硅胶、硅铝酸盐、复合金属氧化物、复合金属氢氧化物等的无机材料；包括高分子半导体粒子等的高分子材料和由高分子材料和/或无机材料复合形成的复合材料等。其中，高分子材料作为固体粒子具有力学值较高、抗沉降性较好等优点，但其存在初始粘度高、热稳定性差、高电场强度下漏电流大、制备工艺复杂、毒性大、工业化生产困难等缺点；无机材料一直是电流变液的主要研究对象，如欧洲专利EP0396237利用规律酸盐作为电流变液的固体粒子，其成分为(A1₂O₃)_b(SiO₂)_c，其中，b∶c为1∶1～1∶9，但是，该电流变液存在抗沉淀稳定性差、对设备磨损大等缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种用于电流变液的纳米Fe₂O₃材料、其制备方法及电流变液，本发明提供的电流变液结构稳定，不易沉降，具有良好的电流变效应和温度稳定性。

本发明提供了一种用于电流变液的纳米Fe₂O₃材料，为含有极性溶剂和十二烷基苯磺酸盐的纳米Fe₂O₃，其中，所述极性溶剂占所述纳米Fe₂O₃的1wt％～30wt％，所述十二烷基苯磺酸盐与所述纳米Fe₂O₃的质量比为1∶(10～100)。

优选的，所述极性溶剂为二甲基亚砜、丙三醇、甲酰胺、二甲基甲酰胺、六甲基磷酰胺、吡啶或四甲基乙二胺。

优选的，所述十二烷基苯磺酸盐为十二烷基苯磺酸钠。

本发明还提供了一种用于电流变液的纳米Fe₂O₃材料的制备方法，包括以下步骤：

将亚铁盐、极性溶剂和弱碱溶于去离子水中，搅拌反应后得到前驱体；

煅烧所述前驱体，得到含有极性溶剂的纳米Fe₂O₃；

将所述含有极性溶剂的纳米Fe₂O₃和十二烷基苯磺酸盐在水中混合，发生水热反应后，得到含有极性溶剂和十二烷基苯磺酸盐的纳米Fe₂O₃。

优选的，所述亚铁盐为氯化亚铁、硝酸亚铁或硫酸亚铁；所述极性溶剂为二甲基亚砜、丙三醇、甲酰胺、二甲基甲酰胺、六甲基磷酰胺、吡啶或四甲基乙二胺；所述弱碱为尿素、氨水或碳酸氢钠；所述十二烷基苯磺酸盐为十二烷基苯磺酸钠。

优选的，所述搅拌反应的温度为50℃～80℃，所述搅拌反应的时间为1h～5h。

优选的，所述煅烧的温度为200℃～500℃，所述煅烧的时间不低于1h。

优选的，所述水热反应的温度为200℃～400℃，所述水热反应的时间不低于2h。

本发明还提供了一种电流变液，包括：