[发明专利]一种花状二硫化钼/二氧化钛纳米复合颗粒电流变液及其制备方法

说明书

本发明涉及一种花状二硫化钼/二氧化钛纳米复合颗粒电流变液材料及其制备方法，该电流变液的分散相是花状二硫化钼/二氧化钛纳米复合颗粒，采用两步法制备而成；该二硫化钼/二氧化钛纳米复合颗粒兼具多级结构和核壳结构的特点，还保留了纳米粒子的属性，具有显著的形貌和尺寸优点，有利于提高电流变性能。该材料与甲基硅油所配成的电流变液具有优良的特性，包括优良的电流变效应、很好的抗沉淀稳定性、电流密度低、化学稳定性好。附图中显示了由TEM拍摄得到的花状二硫化钼/二氧化钛纳米复合颗粒的形貌。

技术领域

本发明涉及一种电流变液及其制备方法，具体涉及一种花状二硫化钼/二氧化钛纳米复合颗粒电流变液及其制备方法。

背景技术

电流变液作为一种对电场变化快速响应的智能材料通常由低介电常数的绝缘介质与分散在绝缘介质中高介电常数的可极化颗粒组成的稳定悬浮体系。在无加电场作用下，分散颗粒产生极化形成链状或柱状结构，材料的流变性能包括剪切应力，剪切粘度，弹性模量等都会发生从液体向类固体的转变，其中剪切粘度与剪切应力在短时间内迅速提升，在撤去外加电场后其性能又恢复原样，具有快速可逆响应的特点。电流变材料因其能耗低，可控变化的特点使其在减振、机械传动、自控、机电一体化、微驱动等领域具有巨大的应用前景。

二硫化钼因其易合成，成本可控，具有优良的化学与热稳定性，对电场的敏感反应以及具有可控的导电性而成为著名的被广泛研究控制电导率的过程的过渡金属硫化物之一，在很多材料的制备过程中起着重要的作用。二氧化钛作为电流变材料具有优良的电流变性能已被广泛应用，使用二氧化钛作为包覆层可以有效的改善二硫化钼导电性过强导致的短路问题。

本发明的目的是提供一种花状二硫化钼/二氧化钛纳米复合颗粒电流变液，其分散相是花状二硫化钼/二氧化钛纳米复合颗粒，连续相为二甲基硅油。花状二硫化钼/二氧化钛纳米复合颗粒具有独特的形貌，扫描电镜结果表明花状二硫化钼/二氧化钛纳米复合颗粒为二氧化钛包覆的花状二硫化钼纳米复合颗粒，花状二硫化钼是纳米片状二硫化钼组装成的多级结构。二硫化钼二维的纳米片具有比表面积大，多孔，组装而成的花状多级结构则有利于氧化钛纳米粒子的包覆；核壳结构发挥双组分的优点，利于丰富极化种类和数量，尤其是界面极化的强度，从而大幅提升电流变性能。可见该二硫化钼/二氧化钛纳米复合颗粒兼具多级结构和核壳结构的特点，还保留了纳米粒子的属性，具有显著的形貌和尺寸优点，有利于提高电流变性能。制备工艺为水热法与水解法，添加聚乙烯吡咯烷酮(PVP)表面活性剂，属于软模板法，绿色环保。以该材料与甲基硅油所配成的电流变液，由于花状二硫化钼/二氧化钛纳米复合颗粒的抗沉降性，赋予该电流变液优异的悬浮稳定性，解决了电流变的一大难题。该工艺还可以通过改变表面活性剂种类来调控产物的形貌，尺寸等，可调性强。

本发明的目的还在于提供一种两步法制备花状二硫化钼/二氧化钛纳米复合颗粒的方法，制备工艺简单，原料易得，以该材料与甲基硅油所配成的电流变液具有一定的特性，包括优良的电流变效应、很好的抗沉淀稳定性、化学稳定性好。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明所制备电流变液，其分散相是花状二硫化钼/二氧化钛纳米复合颗粒，连续相为二甲基硅油。

上述电流变液的制备工艺包括以下步骤：

(1)在70mL去离子水中分别加入2.47g仲钼酸铵，2.13g硫脲，1.08g PVP后超声20min，然后将上述溶液倒入反应釜中220℃反应18小时后，用去离子水与无水乙醇洗涤离心得到花状二硫化钼纳米颗粒，放入烘箱中烘干得到固体粉末待用；

(2)取0.4g花状二硫化钼固体粉末加入到150mL无水乙醇与1mL去离子水的混合溶液中超声20min，然后向上述溶液中加入1.5mL钛酸四丁酯搅拌反应18小时后，用无水乙醇洗涤离心得到花状二硫化钼/二氧化钛纳米复合颗粒，放入烘箱中烘干得到固体粉末；

(2)将该样品与二甲基硅油按固体颗粒与硅油的重量比10wt％配制成电流变液。

附图说明