苯胺锶钛氧颗粒的制备及其电流变性能研究

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1、专业学位硕士学位论文苯胺锶钛氧颗粒的制备及其电流变性能研究Preparationandelectrorheologicalpropertiesofanilinestrontiumtitanyloxalateparticles学31105002大连理工大学DalianUniversityofTechnologyIIlllIIIIIlUIIIIIIlrlIIIY2415286。·-_______-__——大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或

2、集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：作者签名：大连理工大学专业学位硕士学位论文摘要电流变液(Electrorheologicalfluid，简称ERF)是一种由纳米或微米级尺寸的介电粒子分散于绝缘油体中而组成的场致流变材料。当对其施加外电场时，其流体属性(如粘度、剪切强度、弹性模量等)会发生迅速、连续、可逆的显著变化，而其宏观状态亦会发生“液一固”转变。这种智能特性，使电流变液在阻尼减震、机械控制、生物医学、机器人

3、制造等领域具有广泛的应用潜力。目前电流变液综合性能尚有不足，诸如稳定性较差、剪切强度不足、电流变效率不高等问题是制约电流变液从实验室走向生产应用的主要因素。为解决上述问题，本文依据介电极化理论和极性分子一电荷作用模型，采用化学沉淀法制备出以苯胺为极性分子和形貌控制剂的苯胺锶钛氧颗粒，并与尿素掺杂锶钛氧颗粒作对比研究。本文主要内容如下：首先，采用沉淀法制备出了部分结晶的苯胺锶钛氧颗粒。颗粒结构表征结果表明，苯胺改性使颗粒中含有较多的极性基团。颗粒扫描电镜照片结果表明，颗粒形貌受苯胺加入量的影响，当，zaniline／，zTi=2(苯胺与Ti元素摩尔比为2)时，颗粒表现为微米级尺

4、寸的多面体形貌；当nanil√，zTi=3时，颗粒为棒状与团簇状颗粒的混合体系。随着苯胺加入量的增加，颗粒与硅油间的浸润角呈减小趋势，浸润性有所增强。继而，以苯胺锶钛氧颗粒为分散相制备颗粒质量浓度为66．7％的电流变液。性能测试结果表明，苯胺锶钛氧电流变液的剪切应力和屈服强度随苯胺的加入量呈先增大、后减小的规律，其中咒aniIiIl咖Ti=2的苯胺锶钛氧颗粒具有最大的剪切屈服强度，达到了56．43kPa(E=5kV／mm)。漏电流密度随苯胺加入量的变化规律与剪切应力的规律相反。苯胺的加入量在一定范围内可有效提高电流变效率，其中nararme／nTi=1．5的电流变液具有最高的

5、电流变效率，达到了221．2。苯胺锶钛氧颗粒具有比纯锶钛氧颗粒更好的剪切应力稳定性和温度稳定性，其原因是苯胺锶钛氧颗粒具有更强的极性分子极化作用。光学显微观察发现naniline／n'ri=2的电流变液在电场下会形成最粗壮、密实的柱状结构，这与电流变性能测试的结果相符。综合上述实验结果，苯胺可以控制苯胺锶钛氧颗粒的形貌，并可作为颗粒中掺杂的极性分子，两方面因素共同影响苯胺锶钛氧颗粒的电流变性能。最后，作为对比，用沉淀法制备出了无定形态的尿素掺杂的锶钛氧颗粒，颗粒表面成功掺杂极性基团，呈不规则形貌，其粒径在100～300nm范围。电流变液性能测试结果表明，加入尿素也可有效提高锶

6、钛氧颗粒的剪切应力和屈服强度值，但其电流变效应、温度稳定性等各项综合性能均低于苯胺锶钛氧颗粒电流变液。关键词：电流变效应；苯胺；锶钛氧颗粒；形貌；极性分子苯胺锶钛氧颗粒的制备及其电流变生能研究PreparationandelectrorheologicalpropertiesofanilinestrontiumtitanyloxalateparticlesAbstractElectrorheologicalfluids(EI心)arefield．controlledtheologicalmaterialsconsistedofdielectricnanoscaleormicr

7、on．sizeparticlesdispersingininsulatingliquidmedium．Whenallelectricfieldisapplied，theERfluidproducesarapid，continuousandreversiblechangeinrheologicalproperties(suchasshearstress，elasticitymodulusandviscosity)anda“liquid．solid”changeoftheirmacrostates．Thes