草酸氧钛钡与草酸氧钛钡聚苯胺复合粒子的制备及电流变性研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要电流变(ER)液一般是由可极化的介电粒子分散在绝缘油中组成的一种智能流体。在外加电场的作用下，能够在液固之间进行快速、连续、可逆的变化且能耗很低，在汽车工程、工业制造等方面有着重要的潜在应用前景。但电流变液剪切强度较低～直是制约电流变液工程应用的重要因素，因此寻求和制备具有高性能的电流变材料是当前电流变领域研究的重要课题。本文采用草酸盐共沉淀的方法，制备了草酸氧钛钡纳米粒子并利用原位复合技术成功地制备了聚苯胺包裹草酸氧钛钡纳米粒子的复合粒子。在此基础上分别将草酸氧钛钡纳米粒子、革酸

2、氧钛钡／聚苯胺复合粒子与甲基硅油组成电流变液。系统地研究了粒子尺寸、粒子质量百分比浓度、聚苯胺含量、电场强度、温度等对电流变液性能的影响。采用传统的草酸盐共沉淀法，通过控制反应时间制备了不同粒子尺寸的草酸氧钛钡纳米粒子，并用等离子元素分析、滴定法、TEM、粒度分析、XRD、TG．DSC等对草酸氧钛钡纳米粒子的组成、结构、粒径、晶态、热稳定性等进行了测试与表征。研究发现粒子尺寸随着反应时间的延长而增大，但均为钛钡比一定的非晶态纳米粒子。对由草酸氧钛钡与硅油组成的电流交液的性能研究发现：由70nm左右的粒子组成的

3、电流变液表现出最佳的电流变性能；粒子的质量百分比浓度对电流变液的性能也有着重要的影响，当粒予质量百分比为70％时，粒予与硅油有很好的浸润性提拉时成丝状，在电场作用下表现出最佳的电流变性能，当电场强度为5kV／mm时，剪切应力高达42kPa；此外电流变液具有很好的温度稳定性，经过外加电场处理后，具有较好的可重复性。采用原位复合技术成功地实现了用聚苯胺对草酸氧钛钡进行表面包裹，制备了草酸氧钛钡，聚苯胺核壳纳米粒子。并用FT-IR、TEM、DSC等对复合粒子进行了表征并对由其与硅油组成的电流变液的性能进行测试。结果

4、表明复合粒子与硅油之间具有更大地介电失配，从而使得电流变液表现出比由草酸氧钛钡粒子组成的电流变液更加优异的电流变性能。聚苯胺的含量(w)对电流变液的性能有着重要的影响，当w为0．42时所得复合粒子的电流变液表现出巨电流变效应，即当E=4kV／mm时，剪切应力高达96kPa。在相同条件下，由草酸氧钛钡／聚苯胺复合粒子组成的电流变液较草酸氧钛钡纳米粒子组成的电流变液具武汉理工大学硕士学位论文有较大的剪切应力和较大的漏电流。温度对电流变性能等影响显著，研究发现，介电常数和介电损耗随温度的变化是电流变液剪切应力、漏电

5、流变化的根本原因。当W为O．42时，由草酸氧钛钡／聚苯胺粒子组成的电流变液在外加电场作用下，电流变效应明显，响应时间在300ms内，响应迅速。关键词：草酸氧钛钡；草酸氧钛钡，聚苯胺；复合粒子；电流变性能II武汉理工大学硕士学位论文AbstractElectrorheological饵R)fluidsarematerialsthatundergofast，reversibleandobviouschangesintheirrheologicalpropertiesupontheapplicationofelec

6、tricfield．Thisrapidresponseandreversiblechangemakeitpossibletoapplythefluidinswitch，brakes，clutch，valveandotherintelligence-controlareas．AlthoughawidevarietyofERfluidsapplicationshavebeenidentified，andanumberofERfluidsarealreadyproducedonacommercialscale，th

7、eyhavenotyetenjoyedwidespreadcommercializationmainlybecauseofthelowyieldstress(afewkPa)acltieveduptonowsofindingandpreparationsomehi【ghefficientelectrorheologicalmaterialsisthemostimportantsubject．Inthisthesis，BaTiO(C204)2nanocopartMesispreparedbytheoxalate

8、precipitationmethod，onthisbasetheBaTiO(C204)2／PAnnanocompositeispreparedbyin-situcomplextechnology，Theelectrorheological(ER)fluidbasedonBaTiO(C204)2andBaTiO(C204)2／VhnnanocopartMesisfabricatedusingmeth