[发明专利]一种高性能巨电流变弹性体及其制备和测试方法

说明书

本发明涉及化工技术领域，特别涉及一种高性能巨电流变弹性体及其制备和测试方法，包含电流变颗粒、导电金属颗粒、PDMS聚合物和硅油；电流变颗粒和导电金属颗粒构成双分散相；PDMS聚合物和硅油构成双连续相；电流变颗粒和导电金属颗粒分散于所述双连续相中；导电金属颗粒材质包含金和银；导电金属颗粒形状包含片状；导电金属颗粒粒径0.1‑100μm。本发明具有以下优点：采用添加导电金属颗粒及优化的添加量提高了平行于电场方向上的压缩模量与垂直于电场方向上的剪切模量，同时避免了导电击穿的问题，同时添加尿素包裹的钛氧基草酸钡具有更高的相对电流变效应，能够快速的响应外部电场、良好的时间稳定性和良好的自愈性。

技术领域

本发明涉及化工技术领域，特别涉及一种高性能巨电流变弹性体及其制备和测试方法。

背景技术

电流变弹性体(BTRU)具有许多优良性能，如液体不易渗漏、器件结构设计简单、对环境适应性良好等，引发越来越多科研工作者的关注。由于电流变弹性体的阻尼和刚度特性可以通过电场强度来控制，使其在桥梁建筑、航空航天、精密仪器的控制减震中具有较广泛的应用前景，特别是在人工肌肉、电致驱动领域具有重要应用价值。

本发明的发明人发现的，电流变弹性体存在以下缺点：相对电流变效应不高，从而限制其刚度调控范围。现有技术中，人们通过制备不同的颗粒、改变聚合物基体、改善颗粒与基体的界面等方式来提高电流变弹性体的相对电流变效应，尤其是制备各向同性的电流变弹性体，提高电流变弹性体的相对电流变效应，但一直在于垂直于电场方向上的剪切模量，而对平行于电场方向上的压缩模量提高难以实现，以上缺点难以满足在桥梁建筑、航空航天、精密仪器的控制减震中应用；电流变弹性体中添加导电材料原理上可以改进相对电流变效应，但由于其导电性较高，容易增加电流变弹性体击穿的风险，一直没有相关研究进展。

在此基础上，为了进一步提升电流变弹性体的刚度调控范围，从而实现更多的应用场景，在电流变弹性体中掺杂导电颗粒提高其相对电流变效应及压缩模量具有重要意义。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供了一种高性能巨电流变弹性体及其制备和测试方法，掺杂导电颗粒提高其相对电流变效应及压缩模量、剪切模量，从而实现更多的应用场景。

一种高性能巨电流变弹性体，包含双分散相电流变颗粒和导电金属颗粒、双连续相PDMS聚合物和硅油；所述双分散相分散于所述双连续相中；

所述导电金属颗粒材质包含金和银中任何一种或多种；和，所述导电金属颗粒形状包含片状；和，所述导电金属颗粒粒径0.1-100μm；

包括40wt％-60wt％的所述电流变颗粒、0-1wt％所述导电金属颗粒、20wt％-30wt％的所述PDMS聚合物和20wt％-30wt％的所述硅油。

优选的，所述电流变颗粒包含尿素包裹的钛氧基草酸钡。

优选的，所述导电金属颗粒的含量为所述变弹性体总质量的0wt％、0.1wt％、0.25wt％、0.5wt％、0.75wt％或1wt％。

优选的，所述导电金属颗粒的最优含量为所述变弹性体总质量0.5wt％。

优选的，所述PDMS聚合物由PDMS预聚物和固化剂聚合而成；和/或，所述PDMS预聚物包含聚二甲基(甲基乙烯基硅氧烷)；和/或，所述PDMS预聚物粘度为25℃下4000-6500pcs；和/或，所述固化剂包含聚二甲基(甲基氢基硅氧烷)；和/或，所述PDMS预聚物同所述固化剂的使用质量配比为10:1；和/或，所述PDMS预聚物与所述硅油使用质量比为1:1。

优选的，所述硅油采用的是未交联的聚二甲基硅氧烷，和/或，所述硅油黏度为0.1-100cst；和/或，所述硅油聚合度为13-360。