早期工业加工中,剪切增稠的出现不利于流体在管道中输送以及材料的均匀涂覆;后来,研究发现受到外力冲击时,剪切增稠液体（Shear Thickening Fluids）流变特性急剧变化,表观粘度会迅速而剧烈增大,STF甚至从流体状态转变为类固态,因此剪切增稠材料在防护领域越来越受关注,将STF与Kevlar?、HMWPE?等高性能纤维结合可以得到液体防弹衣、防护装甲等防护装备。有学者在二氧化硅/聚乙二醇流体中添加碳纳米管、石墨烯片等添加剂来制备多相剪切增稠材料调节剪切增稠行为,价格昂贵且延展效果有待改善。而关于二氧化硅表面形态结构对颗粒悬浮液的流变行为影响没有较多的深入研究。从粒子自身性质出发制备出工艺简单、增稠效果显著、抗冲击性优异的新型STF有待进一步研究。本研究在剪切增稠机理的启发下,先通过硅烷偶联剂KH550对纳米二氧化硅粉体进行氨基化表面处理,探究KH550质量分数、改性温度、改性时间、p H值对反应效果的影响,从而得出最佳的反应条件,使二氧化硅表面氨基含量增多,粒子团聚减少,分散效果改善;再将改性粒子与中间体聚乙二醇二缩水甘油醚（DGEPEG）反应形成粒子团簇,改变DGEPEG分子链长度、二氧化硅的氮含量等因素得到不同形态结构的粒子簇,通过理论分析设计出粒子团簇模型。测量颗粒形貌及粒径大小等,找出最佳团簇化改性颗粒,并将其分散在聚乙二醇中,形成剪切增稠液体。结合稳态剪切及振荡剪切过程中流变性能的变化,探讨二氧化硅粒子的团簇化结构对体系剪切增稠的影响机理和规律。实验结果表明:KH550质量分数为10%,反应时间为6 h,溶液p H=9,反应温度为90℃的条件下,采用无水乙醇:水:KH550质量比为1:1:10的分散介质,制备得到的改性二氧化硅含氮量最高,可达到0.396%。改性后的二氧化硅粒子团聚减少,粒径分布均匀,在水中储存稳定性是未改性粒子的两倍。DGEPEG-400、DGEPEG-1000分别与三种NH2—Si O2反应形成的六种粒子簇Dk1、Dk2、Dk3、Dk4、Dk5、Dk6,粒径均达到微米级别,Dk4、Dk5、Dk6相应的达到Dk1、Dk2、Dk3的两倍,其中Dk5形成的粒子簇平均粒径最大,为26.03μm。Dk1和Dk4结构类似,均以线性的链状结构存在,与X模型相对应;Dk2和Dk5结构最为复杂,形成枝状的粒子团簇结构,粒径最大,与Y模型相对应;Dk3和Dk6有一定的枝状结构,与Z模型相对应。成功制备的Si O2/PEG、改性Si O2/PEG、Si O2粒子簇/PEG三种STF流体经对比分析发现:Si O2质量分数为35%时,流体临界剪切速率最低,增稠强度最大。随着频率从1.0Hz增加到84.8Hz,未改性流体储能模量从104.66Pa增加到3317.12Pa,增大约32倍,而改性流体储能模量从88.42Pa增加到5418.29Pa,增大约60倍。相较于其他样品,分子量更大的Dk5甚至没有出现剪切变稀现象,且在p H为10的碱性条件下,Dk5的峰值黏度能增加到952.40Pa·S。Dk5的G′、G″明显高于Si O2/PEG、改性Si O2/PEG流体,几乎达到10~4Pa。在外力作用下,二氧化硅粒子簇聚集形成强韧的保护层,而延伸形成的摩擦接触网在流动过程中表现出对剪切变形的抵抗力,高效的传递与分担载荷,起到优异的抗冲击作用。