一种电流变液及其制备方法技术

技术编号:20088607 阅读:28 留言:0更新日期:2019-01-15 07:44
本发明专利技术公开了一种电流变液及其制备方法。所述电流变液包括分散相和分散介质,所述分散相包括金属有机框架‑氧化钛复合物,所述分散介质包括绝缘液体,所述分散相均匀分散于所述分散介质中。所述制备方法包括:提供包含金属有机框架材料、表面活性剂和溶剂的第一混合体系;提供包含有机钛酸盐的第二混合体系;使所述第二混合体系与第一混合体系混合,反应得到金属有机框架‑氧化钛复合物;使所述金属有机框架‑氧化钛复合物均匀分散于绝缘液体中,获得电流变液。本发明专利技术的电流变液动态剪切应力高、稳定性好、漏电流密度低、抗沉降性优异,并且制备方法简单易行,成本低廉。

【技术实现步骤摘要】
一种电流变液及其制备方法
本专利技术涉及一种电流变液,特别涉及一种金属有机框架/氧化钛复合物电流变液及其制备方法,属于电流变液

技术介绍
电流变液是一种将介电颗粒(分散相)分散于绝缘液体(分散介质)中形成的悬浊液。在施加电场后,其中的介电颗粒可在分散介质中沿着电场方向成链状排布,宏观表现则为体系黏度随着电场强度的增大而增大,可在极短的时间内由液态转变成类固态;撤去电场后,电流变液又可迅速由类固态结构转变回液态。电流变液是一种发展潜力巨大的智能材料,其具备可调控、响应速度快、过程可逆、低能耗等特性,在自动控制、机电一体化、柔性传感等方面有广阔的应用前景。专利CN107474913A公开了一种氧化钛巨电流变液,通过去水/乙醇混合液和钛酸丁酯的醇溶液反应制备无定型氧化钛颗粒,再经120-200℃热处理获得氧化钛颗粒,与硅油混合后制得巨电流变液,该电流变液电流变效率高,制作简单,但未涉及动态剪切应力和抗沉降性。专利CN101838577A公开了一种具有多孔结构的多孔碳电流变液,这种具有介孔/微孔分级结构的多孔碳电流变液材料由于其内部的分级孔结构从而引起介电极化性能的改善,同时也能获得相对较小的密度,具有良好的电流变效应,但动态剪切应力较低。动态剪切应力反映电流变液在整个剪切范围内的应力,而静态屈服应力只对应电流变液开始流动瞬间的应力,不能体现出电流变液材料在整个区间内的工作状态。目前,静态屈服应力较高的电流变液大多数存在动态剪切应力稳定性较差的问题。当应变或者剪切速率超过屈服点,动态剪切应力表现出明显地下滑趋势。主要是因为高速剪切时,电流变液的分散相与分散介质出现相分离,分散相颗粒迁移到电极边缘,电极板间的固含量降低,因此动态剪切应力迅速减小。静态屈服应力越高的电流变液,这种现象越明显。这是电流变液材料一个普遍存在的缺点,已成为了阻碍电流变液发展的瓶颈。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种电流变液及其制备方法,从而克服了现有技术中的不足。为实现上述专利技术目的,本专利技术采用了如下技术方案:本专利技术实施例提供了一种电流变液,其包括:分散相和分散介质,所述分散相包括金属有机框架-氧化钛复合物,所述分散介质包括绝缘液体,所述分散相均匀分散于所述分散介质中。本专利技术实施例还提供了一种电流变液的制备方法,其包括:提供包含金属有机框架材料、表面活性剂和溶剂的第一混合体系;提供包含有机钛酸盐的第二混合体系;使所述第二混合体系与第一混合体系混合,反应得到金属有机框架-氧化钛复合物;使所述金属有机框架-氧化钛复合物均匀分散于绝缘液体中,获得电流变液。本专利技术实施例还提供了由前述方法制备的电流变液。较之现有技术,本专利技术的有益效果在于:本专利技术提供的电流变液采用了金属有机框架-氧化钛复合物为分散相,金属有机框架-氧化钛复合物具有三维多孔结构,比表面积大,负载大量极性基团,电流变性能优异,动态剪切应力大,因此本专利技术的电流变液动态剪切应力高、稳定性好、漏电流密度低、抗沉降性优异,并且制备方法简单易行,成本低廉。附图说明图1是本专利技术实施例1中MIL-101(Cr)-氧化钛复合物电流变液的动态剪切应力与剪切速度的关系曲线图。图2是本专利技术实施例1中MIL-101(Cr)-氧化钛复合物电流变液的漏电流密度与电场强度的关系曲线图。图3是本专利技术实施例1中MIL-101(Cr)-氧化钛复合物电流变液的沉降率与时间的关系曲线图。图4是本专利技术实施例2中MIL-101(Fe)-氧化钛复合物电流变液的动态剪切应力与剪切速度的关系曲线图。图5是本专利技术实施例2中MIL-101(Fe)-氧化钛复合物电流变液的漏电流密度与电场强度的关系曲线图。图6是本专利技术实施例2中MIL-101(Fe)-氧化钛复合物电流变液的沉降率与时间的关系曲线图。图7是本专利技术实施例3中ZIF-8-氧化钛复合物电流变液的动态剪切应力与剪切速度的关系曲线图。图8是本专利技术实施例3中ZIF-8-氧化钛复合物电流变液的漏电流密度与电场强度的关系曲线图。图9是本专利技术实施例3中ZIF-8-氧化钛复合物电流变液的沉降率与时间的关系曲线图。图10是本专利技术实施例4中HKUST-1-氧化钛复合物电流变液的动态剪切应力与剪切速度的关系曲线图。图11是本专利技术实施例4中HKUST-1-氧化钛复合物电流变液的漏电流密度与电场强度的关系曲线图。图12是本专利技术实施例4中HKUST-1-氧化钛复合物电流变液的沉降率与时间的关系曲线图。图13是本专利技术实施例5中MIL-101(Cr)-氧化钛复合物电流变液的动态剪切应力与剪切速度的关系曲线图。图14是本专利技术实施例5中MIL-101(Cr)-氧化钛复合物电流变液的漏电流密度与电场强度的关系曲线图。图15是本专利技术实施例5中MIL-101(Cr)-氧化钛复合物电流变液的沉降率与时间的关系曲线图。图16是本专利技术实施例6中ZIF-8-氧化钛复合物电流变液的动态剪切应力与剪切速度的关系曲线图。图17是本专利技术实施例6中ZIF-8-氧化钛复合物电流变液的漏电流密度与电场强度的关系曲线图。图18是本专利技术实施例6中ZIF-8-氧化钛复合物电流变液的沉降率与时间的关系曲线图。图19是对照例1中氧化钛电流变液的动态剪切应力与剪切速度的关系曲线图。图20是对照例1中氧化钛电流变液的漏电流密度与电场强度的关系曲线图。图21是对照例1中氧化钛电流变液的沉降率与时间的关系曲线图。具体实施方式鉴于现有技术中的不足,本案专利技术人经长期研究和大量实践,得以提出本专利技术的技术方案,如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。作为本专利技术技术方案的一个方面,其所涉及的系一种电流变液,其包括:分散相和分散介质,所述分散相包括金属有机框架-氧化钛复合物,所述分散介质包括绝缘液体,所述分散相金属有机框架-氧化钛复合物均匀分散于所述分散介质绝缘液体中。在一些实施例中,所述电流变液中金属有机框架-氧化钛复合物的含量为10~70wt%,优选为20~60wt%。在一些实施例中,所述金属有机框架-氧化钛复合物由金属有机框架材料和有机钛酸盐反应形成。所述金属有机框架-氧化钛复合物具有三维多孔结构,比表面积大,负载大量极性基团,电流变性能优异,动态剪切应力大。其中,所述的金属有机框架材料可以是采用本领域已知方法制备的任意金属有机框架。进一步地,所述金属有机框架材料优选是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成的具有分子内孔隙的有机-无机杂化颗粒,优选比表面积大于1500m2/g的金属有机框架颗粒。在一些实施例中,所述绝缘液体的介电常数为1~10(20℃,10-2Hz),电导率为10-15~10-10(Ω·cm)-1,优选为硅油、蓖麻油和液压油等中的任意一种或两种以上的组合,但不限于此。绝缘液体对金属有机框架-氧化钛复合物颗粒有较好浸润性,能够在金属有机框架-氧化钛复合物颗粒表面铺展开。施加电场,金属有机框架-氧化钛复合物颗粒排列成链,颗粒表面极性基团沿电场方向形成取向的偶极链接,穿透绝缘液体膜将相邻颗粒间的封闭的边界桥连在一起,因此金属有机框架-氧化钛复合物电流变液具有优良的动态剪切应力稳定性。两相邻颗粒间的绝缘液体薄层有效阻止其在外加电场下颗粒间的电荷转移,因此包含金属有机框架-氧化钛复合物的电流变液表现出低漏电流密本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种电流变液,其特征在于包括分散相和分散介质,所述分散相包括金属有机框架‑氧化钛复合物,所述分散介质包括绝缘液体,所述分散相均匀分散于所述分散介质中。

【技术特征摘要】
1.一种电流变液,其特征在于包括分散相和分散介质,所述分散相包括金属有机框架-氧化钛复合物,所述分散介质包括绝缘液体,所述分散相均匀分散于所述分散介质中。2.根据权利要求1所述的电流变液,其特征在于:所述电流变液中金属有机框架-氧化钛复合物的含量为10~70wt%,优选为20~60wt%。3.根据权利要求1或2所述的电流变液,其特征在于:所述金属有机框架-氧化钛复合物由金属有机框架材料和有机钛酸盐反应形成;优选的,所述金属有机框架材料由有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成;优选的,所述金属有机框架材料包括具有分子内孔隙的有机-无机杂化颗粒;尤其优选的,所述金属有机框架材料的比表面积大于1500m2/g。4.根据权利要求1所述的电流变液,其特征在于:所述绝缘液体的介电常数为1~10,电导率为10-15~10-10(Ω·cm)-1;优选的,所述绝缘液体包括硅油、蓖麻油和液压油中的任意一种或两种以上的组合。5.一种电流变液的制备方法,其特征在于包括:提供包含金属有机框架材料、表面活性剂和溶剂的第一混合体系;提供包含有机钛酸盐的第二混合体系;使所述第二混合体系与第一混合体系混合,反应得到金属有机框架-氧化钛复合物;使所述金属有机框架-氧化钛复合物均匀分散于绝缘液体中,获得电流变液。6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于:所述金属有机框架材料、表面活性剂与有机钛酸盐的质量比为1:0.1~4:3~20。7.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员:程昱川牛益民华乐天李志祥刘丰华孙爱华郭建军许高杰晏育刚陆祥芳
申请(专利权)人:中国科学院宁波材料技术与工程研究所宁波新福钛白粉有限公司
类型:发明
国别省市:浙江,33

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