專利名稱：一種納米鈦酸鹽電流變液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電流變液，特別涉及一種具有管狀或棒狀形狀的納米鈦酸鹽電流變液。
背景技術(shù)：
電流變液通常是由高介電常數(shù)、低電導(dǎo)率的固體顆粒分散于低介電常數(shù)的絕緣油中而形成的懸浮體系。該體系在電場的作用下可在瞬間實現(xiàn)液-固相轉(zhuǎn)變(稱電流變效應(yīng))，且這種轉(zhuǎn)變行為具有快速、可逆、可調(diào)控等優(yōu)點，故在自動化、減振器、離合器、阻尼器、無級調(diào)速裝置及光學(xué)與印刷設(shè)備上有重要的應(yīng)用價值。
然而，目前阻礙電流變技術(shù)應(yīng)用的主要問題是電流變液的屈服強度過低、抗沉降能力差。為改善其性能研究者們開發(fā)了大量高聚物電流變液，盡管改電流變液系統(tǒng)抗沉降能力大大提高，但力學(xué)性能差的缺點仍未克服。最近研究者將極性分子修飾的納米顆粒引入電流變液中發(fā)現(xiàn)有較好的電流變效應(yīng)，然而納米顆粒電流變液必須在顆粒濃度很高的條件下才會表現(xiàn)出強電流變效應(yīng)，而高濃度往往導(dǎo)致高的零場黏度和差的剪切穩(wěn)定性；同時由于外在的分子修飾它的溫度穩(wěn)定性值得懷疑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種具有高電流變效應(yīng)的納米鈦酸鹽電流變液，其特點是該納米電流變材料具有管狀或棒狀形狀的一維納米結(jié)構(gòu)，這樣極化電荷更易在顆粒的尖端聚集提高了顆粒的極化響應(yīng)，使該納米電流變液在低顆粒濃度下仍具備好的電流變效；同時該納米鈦酸鹽電流變材料具備層間束縛的堿金屬陽離子，這離子能作為內(nèi)在的載流子提高顆粒的界面極化能力，從而保證材料具備強電流變效應(yīng)和好的溫度穩(wěn)定性；由于材料具備了納米尺寸還導(dǎo)致該材料具備良好的懸浮穩(wěn)定性。


圖1實施一例所得材料的投射電鏡照片圖2實施例二電流變液的靜態(tài)屈服強度與電場強度(直流)的關(guān)系(a)；電流變液相應(yīng)的電流密度與電場強度(直流)的關(guān)系(b)
圖3實施例三電流變液的剪切強度與剪切速率的關(guān)系(25℃)圖4實施例三電流變液的剪切強度與溫度變化關(guān)系(25℃)圖5實施例四電流變液的透光率與時間變化關(guān)系(25℃)圖6實施例五電流變液的靜態(tài)屈服強度與電場強度(直流)的關(guān)系(a)；電流變液相應(yīng)的電流密度與電場強度(直流)的關(guān)系(b)圖7實施例六電流變液的靜態(tài)屈服強度與電場強度(直流)的關(guān)系(a)；電流變液相應(yīng)的電流密度與電場強度(直流)的關(guān)系(b)具體實施方式
選用鈦酸丁酯(Ti(O-Bu)4)在二次去離子水和無水乙醇溶劑水解獲得氧化鈦粉末，將該粉末在600℃煅燒獲得銳鈦礦型二氧化鈦；將3克二氧化鈦與500毫升10摩爾/升的氫氧化鈉混合，在密閉的聚四氟乙烯杯中于135℃反應(yīng)72小時；產(chǎn)物經(jīng)水洗、醇洗后在200℃下干燥8小時與經(jīng)150℃/2小時烘制過的甲基硅油混合均勻，即得到納米管狀鈦酸鈉電流變液，用NXS-11板板粘度計測量其流變學(xué)性能。
若將上述3克二氧化鈦與500毫升10摩爾/升的氫氧化鈉混合，在密閉的聚四氟乙烯杯中于150℃反應(yīng)72小時；產(chǎn)物經(jīng)水洗、醇洗后在600℃下煅燒4小時后獲得納米棒狀鈦酸鈉，200℃下干燥8小時與經(jīng)150℃/2小時烘制過的甲基硅油混合均勻，即得到納米棒狀鈦酸鈉電流變液，用NXS-11板板粘度計測量其流變學(xué)性能。
若將上述3克二氧化鈦與500毫升10摩爾/升的氫氧化鉀混合，在密閉的聚四氟乙烯杯中于150℃反應(yīng)72小時；產(chǎn)物經(jīng)水洗、醇洗后在200℃下干燥8小時與經(jīng)150℃/2小時烘制過的甲基硅油混合均勻，即得到納米棒狀鈦酸鉀電流變液，用NXS-11板板粘度計測量其流變學(xué)性能。
本發(fā)明的實現(xiàn)過程和材料的性能由實施例和

實施例一選用50毫升鈦酸丁酯(Ti(O-Bu)4)在5毫升二次去離子水和200毫升無水乙醇溶劑中水解5小時獲得氧化鈦粉末，粉末干燥后在600℃煅燒獲得銳鈦礦型二氧化鈦；將3克二氧化鈦與500毫升10摩爾/升的氫氧化鈉混合，在密閉的聚四氟乙烯杯中于135℃反應(yīng)72小時；產(chǎn)物經(jīng)水洗、醇洗多次后在200℃下干燥8小時即得到納米管狀鈦酸鈉，它的投射電鏡如圖1所示。
實施例二將實施例一所得到的納米管狀鈦酸鈉繼續(xù)在200℃下干燥8小時，并與經(jīng)150℃/2小時烘制過的甲基硅油按顆粒/硅油體積比35％混合均勻，即得到納米管狀鈦酸鈉電流變液，用NXS-11板板粘度計測量其流變學(xué)性能，其中靜態(tài)屈服強度與電場強度的關(guān)系如圖2(a)所示；它的電流密度與電場強度的關(guān)系如圖2(b)所示。
實施例三將實施例一所得到的納米管狀鈦酸鈉繼續(xù)在200℃下干燥8小時，并與經(jīng)150℃/2小時烘制過的甲基硅油按顆粒/硅油體積比10％混合均勻得到稀釋納米管狀鈦酸鈉電流變液，用NXS-11轉(zhuǎn)筒粘度計測量其流變學(xué)性能，其中剪切強度與電場強度的關(guān)系如圖3，可見即便顆粒體積分數(shù)很小，納米管狀鈦酸鈉電流變液仍有明顯的電流變效應(yīng)；通過控制轉(zhuǎn)筒溫度，獲得的剪切應(yīng)力與溫度關(guān)系曲線如圖4，可見該電流變液具有非常好的溫度效應(yīng)。
實施例四將實施例一所得到的納米管狀鈦酸鈉繼續(xù)在200℃下干燥8小時，并與經(jīng)150℃/2小時烘制過的甲基硅油按顆粒/硅油體積比5％混合均勻，得到進一步稀釋的納米管狀鈦酸鈉電流變液，用用光投射法測量的懸浮穩(wěn)定性如圖5所示，透光率的增加代表了沉降發(fā)生，可見該電流變液具有非常好的懸浮穩(wěn)定性。
實施例五選用50毫升鈦酸丁酯(Ti(O-Bu)4)在5毫升二次去離子水和200毫升無水乙醇溶劑中水解5小時獲得氧化鈦粉末，粉末干燥后在600℃煅燒獲得銳鈦礦型二氧化鈦；將3克二氧化鈦與500毫升10摩爾/升的氫氧化鈉混合，在密閉的聚四氟乙烯杯中于135℃反應(yīng)72小時；產(chǎn)物經(jīng)水洗、醇洗多次后在600℃下煅燒4小時后獲得納米棒狀鈦酸鈉，200℃下干燥8小時與經(jīng)150℃/2小時烘制過的甲基硅油混合均勻，即得到納米棒狀鈦酸鈉。它的剪切強度與電場強度的關(guān)系如圖6。
實施例六選用50毫升鈦酸丁酯(Ti(O-Bu)4)在5毫升二次去離子水和200毫升無水乙醇溶劑中水解5小時獲得氧化鈦粉末，粉末干燥后在600℃煅燒獲得銳鈦礦型二氧化鈦；將3克二氧化鈦與500毫升10摩爾/升的氫氧化鉀混合，在密閉的聚四氟乙烯杯中于150℃反應(yīng)72小時；產(chǎn)物經(jīng)水洗、醇洗后在200℃下干燥8小時與經(jīng)150℃/2小時烘制過的甲基硅油按顆粒/硅油體積比35％混合均勻，即得到納米線棒鈦酸鉀電流變液，用NXS-11板板粘度計測量其流變學(xué)性能，其中靜態(tài)屈服強度與電場強度的關(guān)系如圖7(a)所示；它的電流密度與電場強度的關(guān)系如圖7(b)所示。
權(quán)利要求
1.一種納米鈦酸鹽電流變液，其特征在于該電流變液分散相為納米管狀或棒狀的鈦酸鹽介電顆粒，連續(xù)相基液為甲基硅油。
2.如權(quán)利要求1所述一種納米鈦酸鹽電流變液，其特征在于分散相為納米管狀鈦酸鈉、納米棒狀鈦酸鈉和納米棒狀的鈦酸鉀之一種。
3.如權(quán)利要求2所述，其特征在于分散相納米管狀鈦酸鈉電流變液的制備方法包括以下步驟①選用鈦酸丁酯(Ti(O-Bu)4)在二次去離子水和無水乙醇溶劑水解獲得氧化鈦粉末，將該粉末在600℃煅燒獲得銳鈦礦型二氧化鈦；②將3克二氧化鈦與500毫升10摩爾/升的氫氧化鈉混合，在密閉的聚四氟乙烯杯中于135℃反應(yīng)72小時；產(chǎn)物經(jīng)水洗、醇洗后在200℃下干燥8小時與經(jīng)150℃/2小時烘制過的甲基硅油混合均勻，即得到納米管狀鈦酸鈉電流變液。
4.如權(quán)利要求2所述，其特征在于分散相納米棒狀鈦酸鈉電流變液的制備方法包括以下步驟①選用鈦酸丁酯(Ti(O-Bu)4)在二次去離子水和無水乙醇溶劑水解獲得氧化鈦粉末，將該粉末在600℃煅燒獲得銳鈦礦型二氧化鈦；②將3克二氧化鈦與500毫升10摩爾/升的氫氧化鈉混合，在密閉的聚四氟乙烯杯中于135℃反應(yīng)72小時；產(chǎn)物經(jīng)水洗、醇洗后在600℃下煅燒4小時后獲得納米棒狀鈦酸鈉，將顆粒在200℃下干燥8小時與經(jīng)150℃/2小時烘制過的甲基硅油混合均勻，即得到納米棒狀鈦酸鈉電流變液。
5.如權(quán)利要求2所述，其特征在于分散相納米棒狀鈦酸鉀電流變液的制備方法包括以下步驟①選用鈦酸丁酯(Ti(O-Bu)4)在二次去離子水和無水乙醇溶劑水解獲得氧化鈦粉末，將該粉末在600℃煅燒獲得銳鈦礦型二氧化鈦；②將3克二氧化鈦與500毫升10摩爾/升的氫氧化鉀混合，在密閉的聚四氟乙烯杯中于150℃反應(yīng)72小時；產(chǎn)物經(jīng)水洗、醇洗后在200℃下干燥8小時與經(jīng)150℃/2小時烘制過的甲基硅油混合均勻，即得到納米棒狀鈦酸鉀電流變液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電流變液，特別涉及一種具有管狀或棒狀形狀的納米鈦酸鹽電流變液。其特征在于該電流變液分散相是由水熱法獲得的納米管狀鈦酸鈉、納米棒狀鈦酸鈉和納米棒狀的鈦酸鉀顆粒之一種，連續(xù)相基液為甲基硅油，該納米電流變液具有高的力學(xué)性能(附圖顯示了納米管狀鈦酸鈉電流變液屈服應(yīng)力與電場的關(guān)系曲線(25℃，顆粒體積比35％))，好的溫度和懸浮穩(wěn)定性。
文檔編號C10N40/14GK1796517SQ20041007352
公開日2006年7月5日 申請日期2004年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月29日
發(fā)明者趙曉鵬, 尹劍波 申請人:西北工業(yè)大學(xué)