[发明专利]可负载型纳米介孔电流变液材料SBA-15的制备方法

说明书

技术领域

本发明属有机化学和物理学科的交叉领域，涉及可负载型纳米介孔电流变液 材料SBA-15，具体涉及可负载型椭圆(片状、长方体状)纳米介孔电流变液材 料SBA-15的制备方法

背景技术

电流变液(electrorheologicalfluids，简称ER或ERF)是一种自身粘度在外 电场作用下能够显著增加的均匀悬浊液体。通常认为该变化是由于电场作用下电 流变液中分散的微小颗粒被极化为电偶极子，这些偶极子之间产生强烈的静电吸 引从而引起液体宏观粘度的变化。该过程中颗粒由无序的随机分布变为有序排列， 通常形成一定的链状和柱状微观结构，该微观结构对电流变液的宏观力学性能有 很大影响。电流变液在电场作用下软硬连续可调的奇特性质具有广泛和重要的应 用价值，如汽车变速箱、减震器、刹车及其他力学设备等。

对于纳米孔组装体系，具有纳米空间的材料按其孔尺寸的大小可分3类：孔 尺寸小2nm的，称为微孔材料；孔尺寸大50nm的，称为大孔材料；孔尺寸介 2nm和50nm之间的，称为介孔材料。介孔材料可以分为有序和无序，对于有序 介孔固体，孔型可分3类：定向排列的柱形(通道)孔；平行排列的层状孔；三维 规则排列的多面体孔(三维相互连通)。而无序介孔材料中的孔型，形状复杂、不 规则并且互为连通，孔型常用墨水瓶形状来近似描述，细颈处相当于孔间通道。 按照化学组成分类，介孔材料一般划分为硅基和非硅基组成。

介孔材料是以表面活性剂为模板剂，利用溶胶-凝胶、乳化或微乳等化学过 程，通过有机物和无机物之间的界面作用组装生成的一类无机介孔材料。其主要 特征为：①具有规则的孔道结构；②孔径分布窄，孔径大小可以调节；③经过优 化合成条件或后处理，可具有很好的热稳定性和一定的水热稳定性；④颗粒具有 规则外形，且可在微米尺度内保持高度的孔道有序性。尤其在近几年，随着合 成技术的不断创新，HMS，MSU，SBA硅基介孔纳米结构材料系列，Al₂O₃，PbO₂， Fe₂O₃，WO₃，V₂O₅，MoO₃，ZrO₂等金属氧化物介孔物质，部分金属硫化物、磷酸盐 分子筛，以及上述硅基介孔纳米结构材料的金属杂原子衍生物不断见诸报道，使 介孔纳米结构材料的研究呈现出蓬勃发展的景象。

理论上认为当椭圆(片状、长方体状)颗粒材料在电场下以短轴相连成链时， 颗粒间有效接触面积较大，其中可容纳的有效极性分子数量也增多，因而将会有 较好的电流变效果(即较高的屈服应力)。与本发明相关的现有技术有：1.赵丽余 家国赵修建郭瑞稀有金属材料与工程33(2004)5-10；2.K.Kamata，Y. Lu Y，Y.N.Xia，J.Am.Chem.Soc.125(2003)384-387；3.Zhang H，Sun JM，Ma D，Bao XH，R.Schlogl.J.Am.Chem.Soc.126(2004)7440-7441

但迄今，尚未见有理想的所述的负载型椭圆(片状、长方体状)纳米介孔电 流变液材料的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种可负载型纳米介孔电流变液材料SBA-15，具体涉 及可负载型椭圆(片状、长方体状)纳米介孔电流变液材料SBA-15的制备方法。

本发明在常规制备SBA-15材料体系的基础上制得椭圆(片状、长方体状) SBA-15功能材料，使该材料孔道方向沿短轴，且在其中添加铁电材料，在电场 下该种颗粒就能被铁电材料所带动，转向而形成短轴相连的结构，从而提高电流 变效应。

常规SBA-15材料是以三嵌段共聚物P123为模板剂，以正硅酸乙酯为硅源， 在强酸性体系中水热合成。本发明是在这个体系中将少量氟化铵加入体系中，同 时加入一定量癸烷或十二烷作为溶剂，制得椭圆(片状、长方体状)SBA-15功 能材料。该功能材料具有沿短轴方向上的孔道，并可在此孔道中添加进无机物铁 电材料，以此来控制在电场下整个颗粒的转向，使颗粒间短轴相连增大接触面， 从而达到比较有效的提高其电流变效应的效果，将该多孔功能材料(并含有无机 物极化分子核的)作为电流变液颗粒材料。