电流变液作为一种新型的智能材料,通常为纳米或微米级的具有高介电常数与低介电常数的分散介质均匀混合而成的悬浮体系。该体系在室温下呈液态,在电场作用下,悬浮颗粒发生极化并且相互吸引形成沿电场排列的链状结构,此链状结构随着电场的消失而消失。此时,其流动状态（一般是指表示其流动阻力的表观粘度）和流体的属性会在毫秒内发生连续、可逆的显著变化,实现液态到固态的转变。低能耗、快响应以及可逆性等特征使得电流变液在学术界和工业界都得到了广泛的应用。然而,相对低的极化力使电流变液的商业化至今仍然受到限制。无机分散相材料的密度问题常常引起分散相在基液中发生沉淀团聚现象,并通过扰乱成链过程极大降低电流变效率。据此,从改善沉降稳定性的理念出发,本文采用溶胶凝胶法和牺牲模板法制备低密度的中空TiO₂微球,揭示中空球形TiO₂基电流变液的极化机理。本文研究内容如下:（1）为得到形貌最佳的中空TiO₂微球,本实验对样品制备过程的影响因素进行了深入探讨,最后得出制备中空TiO₂微球的最佳实验条件。（2）为研究分散相颗粒密度对电流变性能的影响规律,我们以牺牲模板法结合溶胶凝胶法及部分刻蚀工艺成功制备了带有不同SiO₂内核的单分散蛋黄状SiO₂/TiO₂核壳复合微球。电流变结果显示,蛋黄状SiO₂/TiO₂核壳复合微球电流变性能随着SiO₂内核的减小而显著增大,这主要是由密度变小的分散相颗粒在电场中提高的电场力所致。结合介电谱分析,我们发现低频段（10-2-100 HZ）参数K（介电曲线在0.01 HZ处斜率的绝对值）能够表征极化颗粒在电流变液中的结构转向率。与电流变效应比较分析,?ε′（100 Hz–100 kHz）仅能表示电场作用下电流变液界面极化的瞬时强度,严重忽视了极化分散相颗粒在电流变液中存在转向排布的问题。而在10-2-105 HZ范围内计算得到的极化率?ε′（0.01 Hz–100 k Hz）更适用于分析电流变体系。本章深入讨论了分散相颗粒的极化率、参数K与电流变性能的相互关系。（3）为了研究电流变液分散相颗粒在形成链状结构前后分布状态的改变,本文成功制备了中空TiO₂微球,并将其分散到不同粘度的硅油中形成电流变液。电流变结果显示,低粘度的中空TiO₂球电流变液比高粘度电流变液具有更好的电流变效率,因为低粘度电流变液具有更好的保持链状结构的能力。通过介电性能分析可知,低频段电流变液介电常数的升高来源于电流变液中极化颗粒分布状态的改变。极化颗粒分布状态的改变会引起柱状结构区域周围电场强度的升高,我们将其称为“二次极化”。二次极化的产生能导致极化颗粒表面电荷的增多,从而进一步提高极化颗粒间的静电力。而且,由二次极化引起的极化电荷增加幅值大大高于由界面极化引起的电荷增加量,由此说明二次极化对电流变现象具有重要意义。（4）为了进一步提高中空TiO₂球的电流变效应,我们将高温煅烧得到的锐钛矿相中空TiO₂在纯氢气气氛下在煅烧得到Ti³⁺自掺杂的中空TiO₂球。根据扫描电子显微镜、透射电子显微镜、紫外-可见分析可知,中空球在氢化后保持了完整的中空结构,在氢化过程中,Ti4+中心的电子捕获能导致Ti³⁺离子和氧空位产生。电流变结果显示氢化能显著提高电流变性能。结合介电谱分析可知,与纯中空TiO₂球相比,氢化中空TiO₂球具有更大的界面极化和极化速率。这是因为Ti³⁺自掺杂使中空TiO₂球表面电荷增多,从而使颗粒间电场力提高并能形成稳固的链状结构。