[发明专利]一种巨电流变液及其制备方法

说明书

本发明提供了一种巨电流变液及其制备方法。所述巨电流变液包括：分散相微/纳米混合颗粒，所述微/纳米混合颗粒为纳米介电颗粒和微米介电颗粒的混合颗粒；和分散介质，所述分散介质是绝缘液体；其中，所述微/纳米混合颗粒均匀混合在所述分散介质中。所述巨电流变液零场粘度低、电流变效率高，制备方法简单易行，成本低廉。

技术领域

本发明属于电流变液制备领域，具体地，涉及一种巨电流变液及其制备方法。

背景技术

电流变液是一种由介电颗粒分散在绝缘液体中形成的悬浮液。在外加电场下，这些分散于其中的介电颗粒会被迅速极化排列并形成链状或柱状的结构，这种性质可以增加电流变液的粘度甚至使其由液体状态变为固体状态。电流变液在不同外加电场作用下的这种粘度的改变以及液固状态的转变是很迅速的过程并且是可逆的。由于其粘度可控且响应时间很短，电流变液在许多领域都引起了较大的关注，如离合器、减震器件、显示器以及人体肌肉模拟器等等。2003年，香港科技大学的温维佳等在纳米钛酸钡颗粒外包覆极性尿素分子层，获得的电流变液静态屈服强度比传统电流变液高一个数量级以上。这种突破传统电流变液屈服强度理论极限的新型电流变液被称为巨电流变液(Giantelectrorheological fluids)。

根据极性分子电流变理论，屈服应力与颗粒尺寸大小呈现负相关性的。因此，现有的巨电流变液的分散相材料多为纳米增强颗粒。然而在同样固含量情况下，由纳米增强颗粒构成的电流变液的流动性差，致使电流变效率较低，场致力调节范围小；增大分散相材料的颗粒尺寸或降低固含量，又会使屈服应力的大幅下降。目前，巨电流变液的低电流变效率已成为阻碍其应用的瓶颈。

综上所述，目前尚缺乏一种具有高电流变效率的巨电流变液。

发明内容

本发明提供了一种具有高电流变效率的巨电流变液及其制备方法，所述巨电流变液零场粘度低、电流变效率高，制备方法简单易行，成本低廉。

在本发明的第一方面，提供了一种巨电流变液，所述巨电流变液包括：分散相微/纳米混合颗粒，所述微/纳米混合颗粒为纳米介电颗粒和微米介电颗粒的混合颗粒；和分散介质，所述分散介质是绝缘液，且所述绝缘液体的介电常数为1-10(20℃,10^-2Hz)，电导率为10^-10～10^-15(Ω·cm)^-1；其中，所述微/纳米混合颗粒均匀混合在所述分散介质中。

在另一优选例中，所述微米介电颗粒是一维介电微米颗粒。

在另一优选例中，所述微米介电颗粒是介电常数为100-6000(20℃,10^-2Hz)的介电材料的微米颗粒。

在另一优选例中，所述微米介电颗粒是介电常数为100-1000(20℃,10^-2Hz)的介电材料的微米颗粒。

在另一优选例中，所述微米介电颗粒为选自下组的颗粒：钛氧基化合物颗粒和/或含有钛氧基化合物的颗粒。

在另一优选例中，所述微米介电颗粒为包覆钛氧基化合物的颗粒。

在另一优选例中，所述钛氧基颗粒选自下组：无机钛氧化物颗粒、有机羧酸钛盐颗粒，或其组合。

在另一优选例中，所述微米介电颗粒为草酸氧钛钙、Fe₂O₃@TiO₂复合颗粒，或其组合。

在另一优选例中，所述微米介电颗粒的长度为0.5-10μm。

在另一优选例中，所述微米介电颗粒的长度为1-4μm。

在另一优选例中，所述一维微米介电颗粒选自下组：纺锤状颗粒、棒状颗粒、椭球状颗粒，或其组合。