LA-TI-O系電流變材料合成和性能研究及電流變液揮發(fā)性研究.pdf

1、本文對(duì)極性分子型電流變液新材料制備，電流變液穩(wěn)定性和電流變器件應(yīng)用等方面進(jìn)行了探索和研究。
　　首先利用化學(xué)共沉淀法合成出一種La-Ti-O體系納米電流變液新材料，其具有優(yōu)良的電流變性能，能夠滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。La-Ti-O顆粒為粒徑約100nm的不規(guī)則形狀顆粒，其與二甲基硅油配制的電流變液樣品在外加電場(chǎng)下表現(xiàn)出極為優(yōu)秀的電流變性能，顆粒體積分?jǐn)?shù)為60％的La-Ti-O/硅油樣品在5kV/mm外加場(chǎng)下其屈服強(qiáng)度超過(guò)了150kPa

2、，漏電流為6μA/cm2左右。La-Ti-O/硅油樣品的屈服強(qiáng)度與外加電場(chǎng)強(qiáng)度成正比，說(shuō)明La-Ti-O體系材料是一種極性分子型電流變液材料。La-Ti-O顆粒加熱超過(guò)100℃后電流變性能顯著下降，120℃干燥顆粒配制成的電流變液樣品在5kV/mm電場(chǎng)的屈服強(qiáng)度只有相同條件下80℃干燥樣品的四分之一。熱失重-紅外聯(lián)用儀分析發(fā)現(xiàn)溫度超過(guò)100℃后La-Ti-O顆粒會(huì)析出CO2和H2O分子，表明樣品中在加熱過(guò)程分解損失羥基和羰基等極性基團(tuán)，

3、由此可見顆粒表面的羥基和羰基等極性基團(tuán)對(duì)La-Ti-O體系電流變液材料高電流變性能有重大貢獻(xiàn)。
　　然后用Ca-Ti-O顆粒和TiO2顆粒分別與二甲基硅油配制成電流變液樣品，研究了極性分子型電流變液中普遍存在的分散劑加速揮發(fā)現(xiàn)象，分析了硅油揮發(fā)增強(qiáng)效應(yīng)的機(jī)理，對(duì)消除和減弱分散劑揮發(fā)提供了理論基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)中研究了顆粒濃度、氣液界面面積、硅油粘度以及環(huán)境溫度等對(duì)硅油揮發(fā)的影響，發(fā)現(xiàn)硅油的揮發(fā)增強(qiáng)是由Kelvin效應(yīng)造成的，硅油吸附于氣液

4、界面上的納米顆粒形成納米尺度的凸液面，凸液面上的飽和蒸氣壓顯著升高，硅油的揮發(fā)快于水平液面。增加顆粒的濃度，增大氣液界面面積，會(huì)增加氣液界面上納米凸液面的數(shù)量，導(dǎo)致硅油的揮發(fā)速率加快;高粘度的硅油揮發(fā)速率慢于低粘度的硅油，但揮發(fā)增強(qiáng)效應(yīng)較后者更顯著;溫度變化對(duì)揮發(fā)的影響較為復(fù)雜，溫度升高，Kelvin效應(yīng)降低，但同時(shí)會(huì)降低硅油的粘度和提高硅油的飽和蒸氣壓，導(dǎo)致硅油揮發(fā)增速。在實(shí)際使用極性分子型電流變液時(shí)應(yīng)該使用密封等措施以減弱或消除分散

5、劑的揮發(fā)增強(qiáng)效應(yīng)。
　　最后制作了將正負(fù)電極集成在同一極板上的梳狀電極極板，突破了電流變液必需使用兩塊極板來(lái)施加外加電場(chǎng)的限制，擴(kuò)展了電流變液的應(yīng)用范圍。極板上正負(fù)電極之間相互平行且間隔分布。實(shí)驗(yàn)中使用正負(fù)電極之間電場(chǎng)的邊緣電場(chǎng)來(lái)誘導(dǎo)產(chǎn)生電流變效應(yīng)，研究了Ca-Ti-O/航空液壓油體系電流變液樣品在梳狀電極邊緣電場(chǎng)下的電流變效應(yīng)，分析了梳狀極板的結(jié)構(gòu)對(duì)電流變效應(yīng)的影響，并對(duì)梳狀電極極板邊緣電場(chǎng)的分布進(jìn)行了理論計(jì)算。邊緣電場(chǎng)隨電極結(jié)