一种具有电磁耦合作用的Ｎｉ／ＴｉＯ２基电磁流变液及其制备方法技术

本发明专利技术涉及具有电磁耦合作用的Ｎｉ／ＴｉＯ２基电磁流变液及其制备方法，所述电磁流变液的分散相是以纳米金属导电微粒Ｎｉ为核心、二氧化钛为包覆壳层的核壳结构的外加极性分子修饰的复合微粒，制备方法为：使用物理方法制备纳米镍微粒，使微粒直径在３０～２００ｎｍ；将纳米镍微粒进行羟基化处理，得到微粒Ａ；在微粒Ａ上包覆ＴｉＯ２，得到微粒Ｂ，将微粒Ｂ热处理得到Ｎｉ／ＴｉＯ２复合微粒或者将微粒Ｂ在外层包覆尿素、ＳＤＢＳ极性分子，得到微粒Ｃ，将微粒Ｃ热处理得到Ｎｉ／ＴｉＯ２／Ｕｒｅａ、Ｎｉ／ＴｉＯ２／ＳＤＢＳ复合微粒，将复合微粒分散到基液中，得到复合微粒体积浓度为１０～５０％的电磁流变液。本发明专利技术制备方法简单，易操作，采用溶胶－凝胶方法和可控分子合成技术，制得的电磁流变液既具有电流变液的性能，同时又具有磁流变的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到一种电磁流变液及其制备方法，具体指一种具有即导电又导磁的分 散介质为核壳结构，在电磁场作用下具有耦合作用的电磁流变液及其制备方法。
技术介绍
电流变液一般是由可极化微粒分散于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 高粘度粘弹性固体。当电场撤去以后，它又可以瞬间恢复到液态，这种变化可逆、连续，表现 出良好的电控力学行为。由其制成的可调阻尼器结构简单，无须特殊加工，无相对运动部 件、无金属之间的撞击、工作平稳可靠，动态范围大，耐久性好，阻尼力大，可实现对阻尼振 动的主动实时控制。磁流体作为新型阻尼减振、降噪材料在机械设备中的应用，无疑会使得 机械设备、仪器的精度指标得到提高。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，稳定 性差等缺点，尚不能满足工程应用需要。1991年通过对不同方式包覆的双层复合微粒结构的研究，从理论上分析由高介 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lOOkPa。这是 由于高导电核心可以帮助提高微粒介电常数，增加微粒的表面电荷，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微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，包覆层化学结构、包覆层均勻性和界面结合力是制约其电流变性 能的重要因素。同时由于金属核壳分散相微粒比重较大，易于沉淀，使电流变液抗沉降性较 差。2003年，香港科技大学温维佳博士开发出用极性小分子尿素修饰BaTiO(C2O4)2化 合物的纳米介电微粒，具有强的电流变活性，这一结果发表在2003年〈Nature Materials) 上发表后，立即受到该领域专家的关注。正如美国福特汽车公司高级工程研究部的物理学 家John Ginder说“这一技术为聪明的电流变液体的应用找到了一条途径”。导电微粒同时具有导电、导磁作用的粒子的存在、使得电流变液(ER)既具有电流 变特性、又具有磁流变(MR)的特性，诸如镍、铁等粒子。电流变液与磁流变液作为一种新型 智能材料，在外加电场、磁场、耦合电磁场时，其粘度、剪切强度也瞬间变化，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、磁、电磁场撤去以后，它又可以在毫秒 时间内恢复到液态，同样具有可逆、连续、可控特性，表现出良好的电、磁、电磁控制行为，它 不仅克服了 ER需要极高的电压，MR响应时间较长，稳定性差，均不利于应用等缺点，而且电 磁耦合使得其兼具电流变、磁流变的特性之外还具有它们两者所没有的特性，既电磁耦合 作用，大幅提高电流变液的性能，十分适合于用作可控阻尼减振器件，极大简化阻尼结构， 大幅减轻重量，提高效率。使其在交通工具、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前景。电磁流变液是由微米级的复合粒子作为悬浮粒子与合适的液体载体所组成。复合 粒子具有两种功能，在电场作用下具有电流变性，在磁场作用下具有磁流变性，研究证实电 磁流变液即既具有电流变效应又具有磁流变效应，其剪切应力随外加电场或磁场强度的增 加而增加。当同时施加电场和磁场时，其剪切应力不但比单独施加电场或磁场时的剪切应 力大，而且明显比单独施加电场或磁场的剪切应力之和大，也就是说，此类EMR液可获得比 单纯的ER，MR液大得多的剪切应力，即具有明显的协同耦合效应。因此，电磁流变液既具有 电流变性又具有磁流变性，可同时兼顾两者的优点，即既具有ER液响应快的优点。又具有 MR屈服应力大.可避免高压电墙等优点，对EMR液的研究无疑是智能材料的最有价值的研 究方向之一，是新一代智能阻尼材料。以既具有导磁性又具有导电性的M微粒为核心，在其表面通过溶胶_凝胶法包覆 二氧化钛(TiO2)和尿素(Urea)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)制备出的Ni/Ti02、Ni/Ti02/ Urea, Ni/Ti02/SDBS等核壳微粒作为分散相，将其加入到氟化硅油和甲基硅油的混合液组 成的基液中制备出电流变液。
技术实现思路
本专利技术所要解决的首要技术问题是提供一种具有电磁耦合作用的Ni/Ti02基电磁 流变液。本专利技术所要解决的第二个技术问题是提供一种具有电磁耦合作用的Ni/Ti02基电 磁流变液的制备方法。本专利技术解决上述首要技术问题所采用的技术方案为一种具有电磁耦合作用的 m/Ti02基电磁流变液，包括分散相与基液，所述分散相均勻分散在基液中，其特征在于所 述电磁流变液的分散相是以纳米金属导电微粒M为核心、二氧化钛为包覆壳层的核壳结 构的外加极性分子修饰的复合微粒，所述分散相的体积浓度为10 50%，所述基液是氟化 硅油和二甲基硅油的混合液。所述极性分子为Urea和SDBS，其中Ti/Urea之比为10% 40at%，SDBS含量为 0. 01 2. 5at%。优选，所述基液的组分配比可以为氟化硅油10 80v%和二甲基硅油20 90v%。本专利技术解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为一种具有电磁耦合作用的 NiAiO2基电磁流变液的制备方法，其特征在于包括以下步骤1)按氟化硅油10 80v%和二甲基硅油20 9(^%的比例配制基液；2)使用物理方法制备纳米镍微粒，使微粒直径在30 200nm ；3)将纳米镍微粒进行羟基化处理，得到微粒A ；4)在羟基化的微粒上包覆TiO2，得到微粒B，将微粒B热处理得到Ni/Ti02复合微 粒；5)将复合微粒加入到基液中，得到复合微粒体积浓度为10 50%的电磁流变液。作为改进，所述步骤4)制得的微粒B在外层包覆尿素、SDBS极性分子，得到微粒 C，将微粒C热处理得到Ni/Ti02/Urea、Ni/Ti02/SDBS复合微粒。作为改进，所述步骤3)的羟基化处理具体过程为将纳米镍与NaOH溶液按重量比 为1 30 60的比例加入到浓度为5 llmol/L的NaOH溶液中搅拌均勻；搅拌至反应完 全得到沉淀，将沉淀分离得到微粒A。所述步骤4)具体步骤为向微粒A中加入体积比为1 0. 5 3的钛酸钡的乙醇 溶液中，其中微粒A与钛酸钡的摩尔比为2 10 1，强力搅拌进行溶胶-凝胶反应，产生 沉淀，将沉淀分离得到微粒B ；将微粒B烘干后即生成Ni/Ti02微粒。所述微粒C的制备过程为向微粒B中加入含有去离子水和尿素、SDBS的乙醇混 合溶液，其中，去离子水尿素和SDBS 无水乙醇的体积比为1 2 10 6 15，尿素 与微粒B的重量比为1 2 10，均勻搅拌至反应完全沉淀不再产生，分离出微粒C;将微 粒C在100 135°C下进行热处理，得到Ni/Ti02/Urea、Ni/Ti02/SDBS复合粒子，Ti/Urea之 比为 10% 40at%，SDBS 含量为 0. 01 2. 5at%。与现有技术相比，本专利技术的优点在于采用高导电、导磁的纳米镍微粒等为核心的 TiO2包覆的经过极性分子Urea等修饰的多层复合核壳微粒、复合基液和表面活性剂来复配 电流变液，一方面镍等为核心的核壳微粒提高导电、导磁性、提高其剪切本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有电磁耦合作用的Ｎｉ／ＴｉＯ↓［２］基电磁流变液，包括分散相与基液，所述分散相均匀分散在基液中，其特征在于所述分散相是以纳米金属导电微粒Ｎｉ为核心、二氧化钛为包覆壳层的核壳结构的外加极性分子修饰的复合微粒，所述分散相的体积浓度为１０～５０％，所述基液是氟化硅油和二甲基硅油的混合液。

【技术特征摘要】
一种具有电磁耦合作用的Ni/TiO2基电磁流变液，包括分散相与基液，所述分散相均匀分散在基液中，其特征在于所述分散相是以纳米金属导电微粒Ni为核心、二氧化钛为包覆壳层的核壳结构的外加极性分子修饰的复合微粒，所述分散相的体积浓度为10～50％，所述基液是氟化硅油和二甲基硅油的混合液。2.根据权利要求1所述的电磁流变液，其特征在于所述极性分子为Urea和SDBS，其中 Ti/Urea 之比为 10% 40 (at) %, SDBS 含量为 0. 01 2. 5 (at) % 3.根据权利要求1所述的电磁流变液，其特征在于所述基液的组分配比为氟化硅油 10 80 (ν) %和二甲基硅油20 90 (ν) %。4.一种具有电磁耦合作用的Ni/Ti02基电磁流变液的制备方法，其特征在于包括以下 步骤1)按氟化硅油10 80(ν) %和二甲基硅油20 90 (ν) %的比例配制基液；2)使用物理方法制备纳米镍微粒，使微粒直径在30 200nm；3)将纳米镍微粒进行羟基化处理，得到微粒A；4)在羟基化的微粒上包覆TiO2，得到微粒B，将微粒B热处理得到Ni/Ti02复合微粒；5)将复合微粒加入到基液中，得到复合微粒体积浓度为10 50%的电磁流变液。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述步骤4)制得的微粒B在外层包覆 尿素、SDBS...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭锁奎，郭红燕，钱坤明，纪松，吴敏，周宇松，逯庆国，
申请(专利权)人：中国兵器工业第五二研究所，
类型：发明
国别省市：97[中国|宁波]