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我们首先以四氯化钛(TiCl<,4>)与氨水(NH<,3>·H<,2>O)为原料通过"水解-陈化法"合成了无定形TiO<,2>凝胶粒子,并用BaCl<,2>、SrCl<,2>、AlCl<,3>、FeCl<,3>、SnCl<,4>等氯化物为金属阳离子源改性得到金属阳离子改性无定形TiO<,2>凝胶粒子.其优化的工艺参数如下:反应温度为90℃;反应物浓度为0.2mol/l;反应时间为3h;pH值控制在8.5附近;用四价Sn<4+>离子改性,后处理温度为120℃.基础液选择Dow Coning公司的Sylgard 561 硅油,在超声搅拌下与体积百分数为38 vol.％的粒子混合得到所需的电流变液,其零场粘度为450mPa·s,临界电场E0约为500V/mm,击穿电压大于5kV/mm.为了弄清电流变效应的机理,对上述样品进行了测试与表征.主要包括:XRD分析;红外光谱分析;微观形貌观察;密度的测定;电流变液介电常数的测定;孔结构分析; Zeta电位的测定;接触角的测定;为了研究表面活性剂在粒子表面的吸附情况,测定了粒子对表面活性剂的吸附等温线;粒子的沉降稳定性;最后,测定了电流变效应,包括剪切屈服应力与漏电流密度.弄清影响电流变效应的因素,对于研制有实用价值的电流变液具有十分重要的意义,研究这些影响因素还有助于加深对电流变效应机理的理解.研究结果表明,体积分数为38vol.％的Sn<4+>离子改性的无定形TiO<,2>凝胶粒子/硅油系电流变液在外加电场为3.5kv/mm时,其剪切屈服应力可达到26.2kPa,而漏电流密度小于45μA/cm<2>,完全能够满足工程应用的需要.阳离子型表面活性剂氯代十六烷基吡啶的加入对电流变效应有促进作用.最佳的表面活性剂含量为3.8 wt％,这种最佳表面活性剂含量可用吸附行为来解释.组成电流变液的分散相粒子的粒径一般都很小,在与连续相基础液形成多分散体系时,很容易团聚并快速下沉,极大地限制了它在工程器件中的应用.因此,制备出沉降稳定性优越的电流变液具有非常重要的意义.阳离子型表面活性剂氯代十六烷基吡啶的加入不仅可以增强电流变效应,而且可以明显改善电流变液沉降稳定性(3个月沉降速率可达98.2％).并不是表面活性剂的含量越高,电流变液的沉降稳定性就越好,表面活性剂有一个最佳含量(3.8 wt％).这一表面活性剂的最佳含量与电流变效应的最佳表面活性剂含量恰巧一致,这说明在粒子吸附表面活性剂饱和后,过量的表面活性剂不仅会影响电流变效应,而且会降低电流变液沉降稳定性.