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本论文系统地研究了高性能的Ca-Ti-O体系(CTO)极性分子型电流变液。
采用草酸共沉淀的方法合成纳米CTO颗粒,将颗粒与硅油均匀混合成电流变液,对其制备方法和性能进行了深入研究。结果表明CTO电流变液具有优良的电流变性能:直流电场下剪切强度高达100kPa以上;电流密度低于10μA/cm2;抗沉降性能好等,有广阔的应用前景。
用极性分子取向成键(PM-ER)的全新理论模型,成功地解释了CTO体系电流变液的性能特征,包括高剪切应力,以及剪切应力与电场成线性关系等。吸附在颗粒表面的极性分子在相邻颗粒间的局域电场作用下取向与另一个颗粒上的极化电荷的强作用,是CTO体系电流变液的高剪切应力的来源,因而也定义CTO体系电流变液为极性分子型电流变液。
对于极性分子型电流变液,因为普通金属电极表面无法满足极性分子取向成键的作用条件,电极表面和材料之间必定打滑,导致剪切应力的测量值远小于真值。笔者研究的多种改性电极,有效地减弱了电极表面与材料之间的打滑,提高屈服应力的测量值。这些改性层可以在实际中应用。
采用单剪切和双剪切两种方法测量剪切屈服应力的真值,可以避免电极表面打滑影响,是测量极性分子型电流变液剪切屈服应力的有效方法。