【摘 要】
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电流变材料作为一种对电场响应快速的新型智能材料,在电控制器件中显示出巨大的应用前景,近年来受到越来越多的关注和应用。电流变液由绝缘载液和可极化颗粒组成,未施加电场时,粒子随机分散,且表现出类似液体的性质。当施加电场时,使电流变液中的类液态快速转换为类固态,沿电场方向形成链状或柱状结构。当移除电场时,上述过程是可逆的,因此在减震结构、制动领域等方面的研究中具有广泛的现实意义。在众多的无机材料中,二氧
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电流变材料作为一种对电场响应快速的新型智能材料,在电控制器件中显示出巨大的应用前景,近年来受到越来越多的关注和应用。电流变液由绝缘载液和可极化颗粒组成,未施加电场时,粒子随机分散,且表现出类似液体的性质。当施加电场时,使电流变液中的类液态快速转换为类固态,沿电场方向形成链状或柱状结构。当移除电场时,上述过程是可逆的,因此在减震结构、制动领域等方面的研究中具有广泛的现实意义。在众多的无机材料中,二氧化硅(SiO2)具有合成方法简单,形貌尺寸均匀且易调节控制等优点,在电流变学领域已被广泛应用。但SiO2本身具有介电常数低、极化能力低、导电性不强等缺陷,单独作为电流变材料会导致剪切应力值低,无法提高电流变效应,所以本文以二氧化硅为基,通过核-壳结构将二氧化硅作为壳层以提高复合材料的电流变效率。以下是实验内容以及结果:1:用水热法制备出空心管状的H2Ti2O5纳米粒子,以H2Ti2O5纳米管为模板,通过可控水解的方法将SiO2在制备的过程中涂覆到在H2Ti2O5纳米管上,形成H2Ti2O5@SiO2核-壳纳米粒子。利用其核壳结构降低了H2Ti2O5纳米管的漏电流密度,提高了粒子界面极化能力,一维的空心结构也极大地提高了电流变性能。并通过调节反应物用量与反应时间控制形貌和尺寸,极大程度改善了电流变性能,电流变效率可高达160.8。2:在二元组合的基础上,设计了三元复杂核壳结构。用水热法制备出蜂巢状的H2Ti2O5@MoS2复合颗粒,然后用控制水解法将SiO2涂覆在H2Ti2O5@MoS2复合颗粒表面,具有特殊的二维蜂巢状的H2Ti2O5@MoS2结构为SiO2外壳提供了大量的生长位点,使其更容易被涂层。由于钛酸盐纳米晶须的独特结构,MoS2的多层结构和SiO2控制电导率的优点以及核壳结构,三元H2Ti2O5@MoS2@SiO2ER研究显示了优异的性能,电流变效率可达到103.4。3:采用两步法制备了具有特殊形貌的聚苯胺@二硫化钼复合纳米粒子。首先在冰浴条件下制备并收集湿状态下的聚苯胺纳米颗粒,然后以聚苯胺前驱体为模板通过水热法将二硫化钼涂覆在其表面,形成PANI@MoS2复合颗粒。该复合颗粒综合了核壳结构和二维材料的疏松多孔的特点。以纳米粒子为分散相及的悬浮液具有良好的悬浮稳定性,通过表面活性剂改性纳米颗粒,使其成为非常有效的ER悬浮液。此外,我们在可控剪切速率(CSR)模式下测量PANI@MoS2复合颗粒纳米复合材料在不同电场强度下的电流变性能,发现有很好的ER效应,电流变效率可达到82.0。
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