[发明专利]应用于宽剪切速率范围的巨电流变液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种巨电流变液，本发明还涉及该巨电流变液的制备方法。

背景技术

巨电流变液是由可极化微粒分散于基液中形成的一种悬浮液，当对其施加电场时，其粘度、剪切强度瞬间变化，大小连续可调，甚至达到几个数量级，由低粘度流体转换到高粘度流体，直至固体。当电场撤去以后，它又可以在毫秒时间内恢复到流体状态，这种介于液体和固体的属性间发生可控、可逆、连续的转变，可以通过电场实现力矩的可控传递和机构的在线无级、可逆控制，因而能代替传统的电--机械转换元器件，在机电一体化的自适应控制机构工业领域有着广泛的应用前景。特别在国防建设、交通工具、液压设备、机械制造业、传感器技术等领域具有更为广泛的应用基础和需求。

在汽车工程上，可利用巨电流变液在电场下粘度连续变化的特性，制造汽车阻尼装置，与传统的机械产品相比，具有设计简化、应用简便、灵敏度高、噪声小、寿命长、成本低、易于实现计算机控制的特点，可取代传统的齿轮离合装置、橡胶阻尼座、液压阻尼座、液气阻尼座和弹簧阻尼装置等阻尼机构，还可利用巨电流变液的粘度可主动控制的特性，通过电场的调节来改变、调整粘度，实现减振器件的适时减振、隔振、降噪等阻尼功能。但是实际应用中这些器件工作频带宽，路况复杂，巨电流变液工作中剪切速率的变化大、对其性能的影响大，而同时由于剪切强度对剪切速率的依赖性强，剪切稀化、稠化现象明显，掌握巨电流变液在不同剪切速率下的工作特性对器件设计、控制具有重要的意义。

尽管理论上巨电流变液有着工程应用的巨大潜力和优越性，但目前实际应用的还较少。其根本原因在于，目前几乎所有的巨电流变液材料的剪切强度较低，巨电流变液的动态性能研究罕有报道，巨电流变液机理尚不清楚，巨电流变液在满足工况条件下的力学特性还不清楚，控制方法亟待完善，且无法同时满足高力学性能尤其是动态力学性能、良好温度和悬浮稳定性的实际应用要求，发展高综合性能的巨电流变液材料，掌握巨电流变液的动态性能规律已成为巨电流变液实际应用的关键。

一般的巨电流变液都是在电场和剪切力的共同作用下工作的，电流变液的剪切速率是影响电流变液极化的重要因素，已证实电流变液的介电常数受剪切速率影响很大，剪切作用下微粒的旋转使微粒内部的极化主轴取向与外场方向不断变化，使电流变液的介电性质随剪切速率而变，产生类似于交变电场的作用效果。特别当悬浮微粒经历与时间有关的极化时，如界面极化，由于微粒的极化速率有限，剪切速率将明显影响电流变液的介电性质和极化响应，从而影响电流变液的性能。通过测量剪切作用下或剪切与电场共同作用下电流变液的动态介电性质可进一步认识电流变效应。对于大多数电流变液，在无电场时符合牛顿流体流动特性，施加电场后可用宾汉模型描述，但在宽剪切速率下的关系却是不同的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种在0～100000s^-1剪切速率范围的应用的巨电流变液。

本发明所要解决的又一个技术问题是提供一种0～100000s^-1剪切速率范围的应用的巨电流变液的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种应用于宽剪切速率范围的巨电流变液，包括液体绝缘介质为基液，复合粒子均匀分散在基液中，其特征在于所述的复合粒子以羟基化处理的纳米银为核芯，并以钛氧包覆层为壳材料，所述的基液包括如下组分及其体积配比：

三氟丙基甲基环三硅氧烷10～30；

二甲基硅油40～60；

矿物油0～20；

液体石蜡0～5；

苯甲基硅油0～5；

甲基含氢硅油0～5，

所述复合粒子按10～30%重量配比加入到基液中。

与常规的微粒分散相比较，在宽剪切范围下的微粒在低速和高速时的剪切稀化或稠化特性不同，巨电流变液的性能以及剪切特性各异，细小的微粒随剪切速率变化的剪切稀化、稠化现象不明显或者在一定的剪切速率后基本稳定，会弱化由于高剪切速率所带来的性能变化，便于模型的建立与器件的设计。圆形微粒较其他多角微粒更易流动，其对性能影响变化小。

关于微粒形状对电流变效应的影响主要集中在球状、柱状、椭圆状、针状、片状和纤维状，外加电场后微粒应快速成链，产生电流变效应，当电场撤销后，电流变效应则应立刻消失，使微粒成链的力为电致力，而使其分开的力为布朗运动的热应力。因此，球状最好。