[发明专利]一种核壳颗粒/复合基液的电流变液制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料科学与工程技术领域，涉及一种电流变液制备方法，特别涉及一种以纳米颗粒镍为核心、以二氧化钛和有机极性分子为包覆层的纳米核壳颗粒作为分散相、以氟硅油和甲基硅油的混合液作为复合基液的电流变液制备方法。

背景技术

电流变液一般是由可极化颗粒(分散相)分散于绝缘油(基液)中形成的一种悬浮液。当对它施加电场时，其粘度、剪切强度瞬间变化几个数量级，由易流动的低粘度流体变为难流动或不流动的高粘度固体。当电场撤去以后，它又可以在毫秒时间内恢复到液态，这种变化可逆、连续，表现出良好的电控力学行为，在交通工具、液压设备、机械制造业、传感器技术等领域具有广泛的应用前景。但是从电流变材料的综合性能来看，仍存在着屈服强度偏低，抗沉降稳定性差等缺陷，尚不能满足工程应用需要。

核壳复合颗粒作为分散相是电流变液发展的方向之一。Conrad等1991年通过对不同方式包覆的双层复合颗粒结构的研究，从理论上预言，由高介电常数的绝缘外层包覆高导电核心结构，其剪切屈服应力的理论值有望达到20～100kPa。这是由于高导电核心可以帮助提高颗粒介电常数，增加颗粒的表面电荷，提供适宜的电导率，而高介电常数的绝缘外层可以提高材料的耐电场击穿能力，并有效限制表面电荷的运动，提高链结构的稳定性。然而，尽管近年来各种核壳颗粒电流变液材料不断涌现，但其电流变强度仍然远低于其理论值，仅达到2kPa。包覆层化学结构、包覆层均匀性和界面结合力是制约其电流变性能的重要因素。而且由于金属核壳分散相颗粒比重较大，易于沉淀，使电流变液抗沉降性较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提高以金属为核心的核壳颗粒电流变液的屈服强度，改善其沉降稳定性。提供一种以纳米颗粒镍为核心、以二氧化钛和有机极性分子为包覆层的纳米核壳颗粒作为分散相、以氟硅油和甲基硅油的混合液作为复合基液的电流变液制备方法。

本发明技术方案由下述步骤组成：

1.选取粒径20～100纳米的镍颗粒；

2.将颗粒放入浓度5～15mol/l NaOH的水溶液中进行超声搅拌，然后用水清洗，磁性分离出颗粒，向颗粒中加入钛酸四丁酯与无水乙醇的体积比为1∶1～2的溶液，超声搅拌，磁性分离出颗粒；

3.向经步骤2处理后的颗粒中加入含有有机极性分子、去离子水、无水乙醇的混合溶液，超声搅拌，用水清洗，磁性分离出颗粒，将颗粒在100～120℃下进行烘干，有机极性分子为尿素、三乙醇胺、乙酰胺、N-N-二甲基甲酰胺或苯甲酰胺，混合溶液各成分的体积比是有机极性分子∶去离子水∶无水乙醇＝4∶1∶10～20；

4.将经步骤3处理后的颗粒重复步骤2～3两次，获得以纳米镍为核心、以二氧化钛和有机极性分子为包覆层的纳米核壳颗粒；

5.将氟硅油和甲基硅油按体积比为氟硅油∶甲基硅油＝1∶1～4混合制成复合基液，将该复合基液与经步骤4处理后的纳米核壳颗粒按比例纳米核壳颗粒(克)∶复合基液(毫升)＝30～40％进行混合，超声搅拌，获得电流变液。

本发明的效果和益处是制备出以纳米金属镍为核心、以二氧化钛和有机极性分子为包覆层的纳米核壳颗粒，能够使二氧化钛和有机极性分子牢固、均匀地包覆在纳米镍颗粒表面，明显提高了核壳颗粒电流变液的电流变强度；本发明方法制备的氟硅油和甲基硅油的复合基液可有效提高电流变液的抗沉降性。

附图说明

图1是本发明的方法所制备的以纳米颗粒镍为核心、以二氧化钛和有机极性分子为包覆层的核壳颗粒的红外光谱图。

图2是本发明的方法所制备的电流变液的屈服应力与电场强度的关系曲线。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。

实施例一

1.选取平均粒径40纳米的镍颗粒；

2.将颗粒放入8mol/l NaOH(8mol/l)的水溶液中进行超声搅拌，然后用水清洗，磁性分离出颗粒，向颗粒中加入钛酸四丁酯与无水乙醇的体积比为1∶1的溶液，超声搅拌，磁性分离出颗粒；

3.向颗粒中加入含有尿素、去离子水、无水乙醇的混合溶液，超声搅拌，用水清洗，磁性分离出颗粒，将颗粒在120℃下进行烘干，混合溶液各成分的体积比是尿素∶去离子水∶无水乙醇＝4∶1∶10；

4.将经步骤3处理后的颗粒重复步骤2～3两次，获得以纳米镍为核心、以二氧化钛和有机极性分子为包覆层的纳米核壳颗粒；该核壳颗粒的红外光谱如图1中曲线1所示；