[发明专利]改性二氧化硅分子筛基纳米通道阻尼片及其阻尼器

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性二氧化硅分子筛基纳米通道阻尼片及其阻尼器。

背景技术

纳米流体作为一种均匀、稳定、高导热的新型换热介质最先应用于强化传热领域。随着对纳米流体性能研究的不断深入，人们发现该材料可广泛应用于微纳米加工制造、生物医学、热电传导、智能催化与吸收等领域。传统的纳米流体材料一般是由某些纳米尺度功能介质和具备某些特殊物理、化学性质的液体混合而成。

Qiao等人发现了水分子进入表面处理后的介孔材料时需要克服极强的界面张力及分子间力，并对二氧化硅气凝胶、MCM-41、介孔碳颗粒等与水组成的纳米流体进行了材料的耗能能力研究。

Duiardin等人实验验证了表面张力小于130-170mN/m的液体常压下都能自动浸润碳纳米管并自动进入碳纳米管孔道中。而Striolo等人采用蒙特卡罗分子模拟法研究了单壁碳纳米管在248-548K温度范围内吸收水分子的能力，研究结果却表明水分子不能自动进入碳纳米管内，除非外界压强达到一个阀值。

Naguib等人采用透射电子显微镜(TEM)对水分子在碳管内的运动及分布进行了直接观测。他们发现相比于宏观水分子的流动性质，水分子在碳管内的流动受到了很大的约束，这一发现与目前许多理论分析结果不同。

通过国内外学者的理论分析和实验研究可知，流体在纳米尺度范围内的运动规律及能量转化关系还没有彻底研究清楚，而且国内外对流体在复杂纳米通道内运动的研究和应用还十分匮乏。

本发明采用将表面疏液功能化的MCM-48分子筛与双酚A环氧树脂在高温高压下形成纳米孔复合材料，通过迫使液体在复合材料纳米孔道中往返连续流动，成功制备出了一种新型纳米流体耗能材料。该材料通过液体在纳米孔道中运动时需要克服很强的固——液界面张力和液体分子间力，有效的耗散了外界输入的机械能，而且材料成本低，质量轻，体积小，是一种性能优良的耗能材料。

发明内容

本发明专利涉及一种改性二氧化硅分子筛基纳米通道阻尼片及其阻尼器。

发明采用的方法如下：

一种改性二氧化硅分子筛基纳米通道阻尼片的制备方法，按如下步骤进行：

1)将具有3-5nm孔径及两套相互独立的三维螺旋孔道网络结构的MCM-48材料，真空100℃干燥24h后，与无水甲苯混合均匀，并迅速加入三甲基氯硅烷，其中MCM-48材料、无水甲苯和三甲基氯硅烷的固液比为2g∶50mL∶5mL，然后将混合液磁力搅拌并90℃油浴加热回流24h；回流完毕后将溶液分别用甲苯和蒸馏水反复冲洗过滤直至MCM-48pH值为中性后100℃真空干燥12h；

2)将表面接枝三甲基硅烷的MCM-48、双酚A环氧树脂和芳香族多胺型高温固化剂加入到丙酮内，表面接枝三甲基硅烷的MCM-48：双酚A环氧树脂：芳香族多胺型高温固化剂：丙酮的固液比为1g∶1g∶0.25g∶50mL；常温下磁力搅拌溶液使其混合均匀；由于丙酮的不断挥发，溶液最终变成黏稠状；将黏稠物放入圆柱形模具内在10MPa压强作用下，80℃固化2h，然后在120℃固化2h，最后将固化成型的阻尼块体分别从两头往中间打磨成5mm厚的圆形薄片。

本发明还具有如下技术特点：

1、按如上方法制备的一种改性二氧化硅分子筛基纳米通道阻尼片。

2、一种的高动态液压密封阻尼器，包括上缸体、下缸体和两个连接钢管，并且还包括如上所述一种改性二氧化硅分子筛基纳米通道阻尼片，上缸体内部固定有改性二氧化硅分子筛基纳米通道阻尼片；下缸体为双出活塞缸，下缸体分别通过两个连接钢管与上缸体的两端连接并采用高压氟橡胶密封圈密封，上、下缸体和两个连接钢管内部有乙二醇；工作压强最大可至60MPa；通过对双出活塞缸的活塞杆施加拉、压力，能够使乙二醇在阻尼片中的纳米孔道内连续往返运动。

3、所述的乙二醇或为与改性二氧化硅分子筛基纳米通道阻尼片的表面的接触角大于100°的液体。

本发明研制的二氧化硅分子筛基纳米流体阻尼器具备体积小、质量轻、能量能力强、成本低等优点，可作为新一代的被动耗能阻尼器用于军事、航空航天、工程机械及土木工程等领域的振动控制。

附图说明

图1二氧化硅分子筛基纳米流体阻尼器耗能曲线图，其中(a)加载频率为0.1Hz滞回曲线；(b)加载频率为0.5Hz滞回曲线；(c)加载频率为1Hz滞回曲线；

图2二氧化硅分子筛基纳米孔复合材料SEM图；其中(a)10μm下复合材料照片；(b)1μm下复合材料照片；