[发明专利]一种电流变液及其制备方法

说明书

本发明涉及一种TiO₂/H₂Ti₂O₅纳米管电流变液材料及其制备方法，该电流变液的分散相是TiO₂/H₂Ti₂O₅纳米管复合材料，采用两步法制备而成，先采用水热法制备H₂Ti₂O₅纳米管，然后再采用水热法或水解法在H₂Ti₂O₅纳米管上包覆一层TiO₂膜，形成一种同时具有核壳结构与异质结结构的TiO₂/H₂Ti₂O₅纳米管复合材料；该材料与甲基硅油所配成的电流变液具有一些优异的特性，包括极强的电流变效应、很好的抗沉淀稳定性、电流密度低、化学稳定性好。附图中显示了TiO₂/H₂Ti₂O₅纳米管复合材料电流变液在不同电场强度下其剪切应力与剪切速率的关系。

技术领域

本发明涉及一种电流变液及其制备方法，具体涉及一种TiO₂/H₂Ti₂O₅纳米管复合材料电流变液及其制备方法。

背景技术

电流变液(Electrorheological Fluids简称ERF)是一种重要的智能材料，它通常是由高介电常数、低电导率的固体颗粒分散于低介电常数的绝缘油中而形成的悬浮体系。它具有受控变化的品质，其屈服应力、弹性模量随外加电场的变化而变化。电流变液在减振、机械传动、自控、机电一体化、微驱动等领域具有巨大的应用前景。但是由于在使用过程中存在着一些不足，如颗粒的沉降，屈服应力不高，颗粒对器件的磨损，温度效应太差导致工作温区狭窄等问题，限制了它的广泛应用。电流变颗粒是一种可极化颗粒，按照介电极化模型，具有高介电常数的固体颗粒在加上电场后产生强烈的极化，发生迁移，形成纤维状链，进而排列成柱状链，因而在剪切作用下具有抗剪的性能，类似于固体的性质。颗粒的形状会对电流变的性能产生巨大的影响。微米颗粒电流变液的最大的应用阻碍来自于其较差的抗沉降性能；而纳米颗粒电流变液由于其较高的力学值和良好的抗沉降性能受到了越来越多的关注。因此，在微米结构上修饰的纳米结构能够得到一种微米/纳米复合结构材料，可以同时兼有微米和纳米颗粒的双重优点，配制的电流变液的力学及剪切性能也比微米颗粒电流变液有了较大提高。而纳米化不仅可以降低材料的密度，提高电流变液的抗沉降性，而且纳米结构可以增加材料的表面和界面面积，大幅改善介电性能，从而根本上提高电流变效应。

在众多电流变材料中，二氧化钛(TiO₂)被认为是一种极具潜力的电流变分散相材料，具有很多优良性质，比如高的介电常数，制备方法简便多样，原料无毒环保，然而，二氧化钛并不表现出明显的电流变效应是由于纯的二氧化钛具有较低的电导率和较弱的极化特性。近年来，一些研究人员使用一些有效的掺杂方法或对二氧化钛表面改性来提高极化特性；一维纳米材料如纳米棒，纳米纤维由于其优良的纳米尺寸效应及其各向异性的形态学特点，有提高电流变效应的巨大潜力。

本发明的目的是提供一种TiO₂/H₂Ti₂O₅纳米管复合材料电流变液，其分散相是TiO₂/H₂Ti₂O₅纳米管复合材料，连续相为二甲基硅油。