电流变液中悬浮粒子形状与其固态结构之间的关系

采用近邻相互作用近似方法,计算了电流变液中悬浮粒子的形状对电流变液呈固态时基本结构的影响.结果表明:基本结构将随着悬浮粒子形状的变化而变化,特别是在扁椭球情况下,固态结构的相互作用能出现几个数量级的变化.     

用光学方法研究玻璃微珠电流变液颗粒间的相互作用

运用一套适合研究颗粒间相互作用的双光镊系统,通过对颗粒聚集时间的测量,得出颗粒聚集时间和电场的平方成反比.这是第一次用电流变液颗粒在动态情况下直接验证电偶极子对间的相互作用.发展了一套使用高速CCD摄像机进行扩散波谱(DWS)测量的方法,首次实时测量具有颗粒结构的非各态历经体系的自相关函数,以研究电流变液机理,得到了玻璃微珠电流变液的结构响应时间和力的响应时间;测量了不同电场下体系相关函数的特征衰减时间随时间的变化.在不同电场下测量扩散系数可以反映出相互作用力与电场的平方成正比.     

电流变阻尼器的抗冲击性能研究

从理论和试验两个方面研究了所设计的电流变阻尼器在大冲击下的抗冲击性能,分析了电流变液性能与阻尼器结构参数对抗冲击性能的影响.认为采用高性能的电流变液体及改变结构参数,都可以使电流变阻尼器的高速缓冲性能提高.电流变液流速对电流变液的屈服应力影响显著,其值随流速的增加按指数规律减小.从定性、定量两个方面分析了电流变阻尼器作为阻尼器效果不明显的原因为:由电流变效应引起的阻尼力在整个液压阻力中所占比例太小,不能通过改变电压来使液压阻力具有很大的调节可控范围.     

外电场与微波交互作用下 BaTiO3 电流变液的透射特征

分别考虑了微波传播方向与电流变液颗粒链相垂直和平行的情况,对BaTiO3电流变液微波透射行为进行了实验研究.发现BaTiO3电流变液微波透射率可由外电场调控.在垂直的情形,当流体浓度较低时,透射率随电场强度增加而减小,并且随浓度增加电场调节微波透射率的变化幅度增加.浓度超过一定值时,透射率随电场出现由减小向增加的改变,存在透射率的极小点.在平行的情形,发现透射率随电场强度增加而减小.另外透射率随电场强度变化具有延时性,对于给定浓度的情形,电场强度增加延时性明显减小.     

高性能石油焦颗粒电流变液的研究

采用未经精制的石油催化裂化油浆的一步炭化产物,研究了将其作为电流变液粒子的可能性、条件和电流变性能.研究结果表明,经由油浆热转化所得焦化颗粒配制的电流变液的力学性能,在2 kV/mm直流场强下可达2 kPa以上,电流密度不超过60 μA/cm2,长期静置颗粒无明显沉降,是一种性能优良的实用型电流变液.     

电流变液在平行平板剪切下的动态响应

建立了用于测试电流变液在两平行平板间剪切时对外加高压阶跃电场的剪切应力响应的实验测试系统.此系统对剪切应力变化的时间分辨率可以达到10 μs量级.利用此系统对基于沸石和硅油的电流变液的极化和退极化过程,电流变液在不同外加电场强度和不同剪切速率条件下的剪切应力上升和撤去电场时剪切应力的下降过程进行了研究.研究发现电流变液的剪切速率越高,其响应时间越短,随着外加电场的升高,响应时间略有增加.此实验结果与其他现有相关研究结果比较吻合.     

电流变液成链过程的一种序参量描述

在外加电场情形下,电流变液中固体颗粒就极化而成为电偶极子.电偶极子之间由于静电相互作用而聚集形成为链,然后在一个比较成链过程长很多的时间\[1-3]中这些链又进一步聚集形成柱状体.从整体来看电流变液就从液态变为固态.从物理上看这是一个在外场作用下粒子聚集的过程.由于链之间相互作用形成柱的过程比成链过程慢很多,故在考虑固体颗粒在外场作用下形成链的过程中可以忽略链与链之间的相互作用.我们将取固体颗粒为球,其半径为a.     

水溶性β-环糊精聚合物的交联度对3-羟基-2-萘甲酸荧光性质及电流变性能的影响

用改进的Renard方法控制合成了6种不同交联度的水溶性β-环糊精聚合物.以3-羟基-2-萘甲酸为荧光探针,考察了聚合物交联度对形成超分子配合物的稳定性及荧光性质的影响,发现生成常数和相对荧光强度均随交联度的增长呈上升趋势,并发现其相对荧光强度的增量与对应的交联度存在线性关系.用β-环糊精聚合物及其与3-羟基-2-萘甲酸构筑的超分子配合物分别与二甲基硅油配制了电流变液,流变学性能测试发现这些聚合物电流变液均有很好的电流变活性,其中,单纯聚合物电流变液的屈服应力随交联度的增加呈上升趋势,而超分子配合物电流变液则表现出更高的电流变活性,但当交联度太大时,其屈服应力甚至低于对应的聚合物,并随交联度的增加呈先增加后降低的趋势;介电性能测试发现,交联度对电流变液介电常数和体积电导率的影响均出现了与电流变液效应相类似的趋势.     

电流变液中悬浮颗粒的体积与形状的变化

基于偶极近似,运用电极化方法,定量研究了电流变液中悬浮颗粒在外电场作用下其体积和形状的变化,并计算了其体积和形状的相对变化率.研究结果表明:悬浮颗粒的体积和形状的相对变化率均与电场强度的平方成正比,并与ER本身的性质有关.一般情况下,颗粒的体积和形状的相对变化率分别为8.4%和12.5%,对总体积变化率的贡献为1.68%.这种变化对于ER系统的电涨和电热都作出了贡献,仅当将颗粒当作刚性球时,其自由能才与电场强度的平方成正比.     

接枝共聚改性氧化淀粉及电流变性研究

通过自由基接枝共聚的方法，合成了改性的氧化淀粉-BA—MAA—Gd共聚物，采用红外光谱、扫描电镜、同步热分析、x射线粉末衍射等方法对产物进行了结构表征。用接枝物制备了电流变液，测定了在不同接枝物含量和电场强度下体系的电流变效应。实验结果表明：该电流变液体系的剪切应力随着电场强度的增大而增大；而在相同电场强度下，剪切应力则随电流变液中接枝物含量的增加而增大。     

由聚苯胺粒子组成的电流变液的研究

由经碱处理的掺杂态聚苯胺（ＰＡｎ）制得高介电常数的半导体ＰＡｎ粒子，将其悬浮于电绝缘油可组成电流变液，讨论了电流变（ＥＲ）液的静态屈服应力（τ＿ｓ），电流密度等性能与ＰＡｎ的介电常数（ε＿ｐ），导电率（σ），体积分数和应用电场强度的关系。对导电率相同的ＰＡｎ粒子，用氨水处理的ＰＡｎ粒子ε＿ｐ较用ＮａＯＨ液处理的高，前者在σ足够低如σ≤１．０×１０￣（－７）／ｃｍ时，ＥＲ液的τ＿ｓ随偶极系数的平方（β￣２）的增大而呈现非线性增加；后者ＥＲ液的τ＿ｓ随β￣２的增大出现一最大值．结果表明：由聚苯胺粒子可组成高电流变活性的无水ＥＲ液．     

石墨烯/聚合物纳米复合电流变材料

电流变智能流体在外电场刺激下能快速可逆地改变自身流变性能,具有重要技术应用价值.传统的基于微米颗粒的电流变流体易于沉降并且电致屈服强度不高限制了技术应用,最近基于纳米颗粒的非传统电流变材料研究受到重视,特别是具有各向异性形貌的纳米颗粒悬浮液被发现具有明显增强的电/磁流变效应.本文介绍了最近基于石墨烯的二维纳米复合电流变材料的研究进展,主要包括石墨烯/半导聚合物、石墨烯/极性聚合物、石墨烯/碳等几种典型的电流变材料的制备、结构和电流变行为.研究表明利用石墨烯独特的二维纳米结构、优异的电学和热学性质可能为制备新颖的高性能纳米电流变材料提供途径。     

聚N-甲基苯胺/蒙脱土纳米复合材料的合成及其协同电流变效应

用插层聚合法制备了聚N 甲基苯胺 蒙脱土纳米复合材料微粒 ,通过IR、XRD及TEM对其结构进行了表征 .观察发现聚N 甲基苯胺插入蒙脱土层间后 ,蒙脱土片层间距由 0 96nm扩大至 1 34nm .将其分散在甲基硅油中 (2 0wt% )配制成无水电流变液 ,该复合材料表现出显著的协同效应 ,具有较好的电流变行为 .实验表明在电场作用下聚N 甲基苯胺 蒙脱土纳米复合材料的电流变效应比聚苯胺、蒙脱土都有显著提高 ,在 3kV mm(DC ,74 5s- 1 )时 ,剪切强度达 6 0kPa ;同时抗沉降性极好 ,静置 6 0天沉淀率小于 3% .介电性能测试表明聚N 甲基苯胺 蒙脱土纳米颗粒的介电常数和介电损耗较蒙脱土和聚N 甲基苯胺明显提高 ,电导率也达到了最佳范围 .     

高活性聚苯胺电流变液的制备与性能研究

高活性聚苯胺电流变液的制备与性能研究官建国，谢洪泉，过俊石（华中理工大学化学系，武汉，４３００７４）关键词电流变液，聚苯胺，反掺杂，电荷迁移极化电流变液（ＥＲＦ）是重要的人工智能材料和高效机电一体化的功能液体［１］．目前，研究ＥＲＦ技术的关键是提高Ｅ...     

介电失配度对沸石电流变液界面极化的影响

利用介电谱方法研究了NaA沸石/硅油和NaA沸石/煤油两种电流变液的介电行为, 测量发现两体系在10⁵ Hz处均出现明显的弛豫现象. 采用单弛豫Cole-Cole函数拟合各体系的介电参数, 结果表明在相同体积分数条件下硅油体系具有较大的介电增量(?ε), 且两体系的介电增量与体积分数(φ)均服从?ε＝4ε_mφ的函数关系. 通过计算和分析粒子与介质间介电失配程度, 阐明了油介质的介电常数(ε_m)对于沸石电流变液界面极化强度的贡献. 此外研究了吸附水对沸石电流变液界面极化的影响, 结果发现水的吸附对于体系的?ε值没有影响, 但明显降低了弛豫时间, 证明吸附水对沸石电流变液的界面极化率具有增强作用.     

沸石电流变液材料的研究

系统地研究了沸石的由离子类型、数目、骨架的孔道大小和结构特性对沸石电流变液性能的影响. 证实了阳离子在电场中的迁移所引起的晶粒极化是Y，A和M等沸石电流变特性的基础，指出了较大的孔径和具有足够多易迁移的阳离子是该类沸石具有较好电流变性的的前提．根据NaZSM－5沸石在高电场中与其它沸石表现不同，具有屈服应力大而漏电流小的特点，提出了沸石晶粒极化还可能存在的另一种新的晶格变形机理．     

新方法构筑超分子β-CDP-PAN与表征

用分子自组装的方法制备电流变液分散相材料-超分子包结物β-CDP-PAN微粒, 其特点是通过分子自组装可以改变介电微粒的微观结构, 进而使包结物的电流变活性比主体(β-CDP)有很大提高.分别采用液相法、固相法和液固协同法制备了包结物,发现固相法和液固协同法具有操作简便、包结反应速度快及制备成本低等特点.用荧光分析、 IR及XRD等手段对β-CDP-PAN的结构进行了表征,证实了客体PAN中极性较小的萘环进入了环糊精内腔.     

稀土掺杂TiO2颗粒的制备及其悬浮液的电流变特性

通过掺杂稀土元素,使TiO2电流变液的屈服强度提高到近5 kPa (3 kV/mm).用DSC-TG、 IR和XRD等手段对材料的Sol-gel制备过程和产物的晶体结构进行了分析.结果表明纯TiO2和掺杂稀土TiO2凝胶的分解分三阶段完成,并形成锐钛矿结构.掺杂浓度小于一定值时,稀土离子以置换Ti位固溶于TiO2晶格中并引起晶格膨胀.认为适当掺杂所导致的晶格常数变化改善了材料的介电性能,从而使TiO2的电流变性能优化.     

β-环糊精聚合物与取代水杨酸、3-羟基-2-萘甲酸超分子配合物的构筑及其电流变性能

从化学设计的观点出发, 研究了环糊精聚合物形成超分子配合物的性能. 采用“固相自组装技术”合成了6种β-环糊精聚合物(β-CDP)与取代水杨酸及3-羟基-2-萘甲酸的超分子配合物, 并利用NMR, FT-IR, UV-vis和荧光分析等技术对形成超分子配合物的组成和结构进行了表征. 分别采用所合成的超分子配合物与二甲基硅油配制了电流变液. 在4 kV/mm的直流电场作用下, 超分子配合物较β-CDP电流变活性提高了34%~72%, 且以β-CDP/3-羟基-2-萘甲酸超分子配合物电流变液的屈服应力为最高, 可达9.8 kPa; 同时发现, 变更不同客体分子也可对超分子配合物电流变材料的流变效应起到调节作用, 当水杨酸苯环上含有其他取代基时, 取代基的位置及其数量对相应超分子配合物电流变液的力学响应性具有微调节作用, 并由材料的介电性能测试得到证实.     

平行平板间电流变液非零压力梯度Couette流动的稳定性分析

采用Rajagopal和Wineman所提出本构方程,对电流变液在二维平行平板间非零压力梯度Couette流动的线性稳定性问题进行研究.通过分析和数值计算发现,任何壁面运动都将使流动稳定性增强.在外加电场存在的情况下,电流变液效应也将使流动稳定性增强.