分享到:

聚芳香胺/蒙脱土纳米复合材料电流变液的制备及性能研究

电流变液(Electrorheological fluids)是一种智能材料,通常是高介电常数的微小颗粒分散在低介电常数的绝缘液体中形成的悬浮体系。当对它施加电场时,其粘度瞬间变化几个数量级,表现出类固体的性质。电流变液作为一种新型智能材料,其力学、电学、光学性能可由外加电场连续调控,这一特性使得电流变液在液压系统、减振装置、印刷、光学以及机电一体化等领域具有广阔的应用前景,成为仿生智能科学的首选材料之一。在过去的几十年间,电流变液材料的制备主要集中在无机氧化物和有机聚合物。1985年Block首先研制出了稠环芳醌类电流变液,标志着无水电流变液研究的开始。然而材料综合性能的不足,如剪切强度低、易沉降、温度效应显著等因素,严重地制约了电流变技术的工业化。通常认为电流变效应是由于电场作用下悬浮颗粒的极化,进而导致颗粒间相互作用的变化,使流体流变性能发生改变。蒙脱土(montmorillonite,MMT)是一种天然矿物,具有层状结构  (本文共131页) 本文目录 | 阅读全文>>

重庆大学
重庆大学

电流变材料及减振控制研究

近年来,智能材料及其结构系统的研究是一个非常活跃的研究领域。作为一种典型的智能材料,电流变液体在外加电场的作用下,粘度、模量和屈服应力等发生迅速变化,而当电场取消后,液体的性能又迅速恢复到常态。由于电流变液的这一特性,实现了电场与力矩之间的可控、无级和可逆传递,特别适合于在机电耦合系统中的应用,如减振器、离合器、制动器和机器人等,因而显示了广阔的应用前景。电流变器件响应迅速、能耗小、控制方便,在汽车悬架的半主动控制和结构振动控制方面显示了诱人的发展前景。但是,目前研制的电流变液普遍存在着剪切应力值小,高剪切速率下难以成链,温度稳定性差和沉淀等问题,导致电流变减振器阻尼力调节范围小,高速失效等。因此,研制高性能的电流变液体材料和开发性能优良的电流变减振器仍然是一个艰巨的工作。本文围绕高性能电流变液体材料的研制,电流变减振器及汽车悬架半主动控制方法的研究,主要进行了以下研究工作: ①针对TiO_2 具有高介电常数, 而在干态却表现出...  (本文共117页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学技术大学
中国科学技术大学

新型复合电流变材料的设计、制备及性能研究

电流变液(Electrorheological Fluids简称ERF)是固体微颗粒在基液中组成的悬浮液(也可为均相液体,如液晶)。在外加电场作用下,它们的结构和性能表现出独有的特征,可在瞬间(千分之一秒左右)由液态转变成固态,其粘度陡然增大以至失去流动性。在电场作用下的电流变液表现出类似固体的行为,具有一定的屈服强度,且随外加场强增加,材料的强度增加,即性能可由外加电场连续调控。当外场撤除后材料迅速恢复到原来的状态。因而电流变液在液压系统、减振装置、印刷、光学以及机电一体化等领域显示出巨大的应用前景。然而,材料综合性能的不足,如剪切强度低、易沉降、温度效应显著等因素,严重地制约了电流变技术的工业化。通常认为电流变效应是由于电场作用下悬浮颗粒的极化,进而导致颗粒间相互作用的变化,使流体流变性能发生改变。因此,根据介电极化理论,从电流变液材料物理设计的介电常数、电导率和介电损耗等参数出发,我们采用利用可控活性自由基聚合、溶胶凝胶方...  (本文共122页) 本文目录 | 阅读全文>>

西北工业大学
西北工业大学

纳米化电流变材料制备及其性能研究

电流变液(electrorheological fluids,简称ER流体)由于在外电场作用下其性能的可调节性被称为智能材料,它通常是由高介电常数的微小颗粒分散在低介电常数的绝缘液体中形成的悬浮体系。当对它施加电场时,其粘度、剪切强度瞬间变化几个数量级并表现出类固体的性质。它在工程技术诸如减震器、离合器、控制阀、阻尼器等机电转换方面具有广阔的应用前景;近年来,又扩展到人工肌肉、印刷、光子晶体、触觉显示等新兴领域。与颗粒极化相关的介电参数如介电常数、电导率、损耗角正切等是材料电流变性能的重要参数,因而可以通过对分子或结构的化学设计来改变材料的介电性能和极化特征,进而设计出电流变性能优异的材料。根据介电极化理论,从电流变液材料物理设计的介电常数、电导率和介电损耗等参数出发,采用插层法、溶胶-凝胶法、改性水解法等方法制备了三系列的纳米复合材料。着眼于从材料的化学结构调节,以期获得对电流变材料性能的调控,从而为电流变材料的化学设计提供一...  (本文共172页) 本文目录 | 阅读全文>>

西北工业大学
西北工业大学

电流变液体的声学及振动控制行为研究

电流变液是一种智能材料,同时它也属于复杂流体的范畴。在外电场作用下,电流变液内部的分散颗粒在载液中排成一定规则的微观结构,从而它的许多物理性能发生很大变化。本文设计了柔性电流变液复合夹层膜,并细致地研究了该柔性夹层膜的声波透射行为。制作柔性夹层的材料分别有涂敷导电胶的塑料薄膜和导电硅橡胶;使用的电流变液材料有淀粉/硅油体系和丙烯酰胺包覆Cr掺杂TiO_2纳米颗粒/硅油体系;电极方式有膜层上下电极(对应电场与声波传播同方向)和单面栅形电极(对应电场与声波传播方向垂直);还对不同面尺寸的柔性夹层膜对声波透射行为的影响进行了研究;建立了柔性夹层膜的振动-辐射模型,分析了柔性夹层膜上的共振效应与透射声压级谱线上的峰形的对应关系,定性地阐明了声波透射可调控行为的原因。此外,基于智能材料与系统的思想,用电流变液作控制振动的执行器,用压电陶瓷作振动响应器和为电流变液固化提供电场的激励器,设计制作了两代电流变-压电陶瓷自耦合阻尼器件,并进行了阻...  (本文共130页) 本文目录 | 阅读全文>>

复旦大学
复旦大学

在电场和剪切流共同作用下电流变液结构实验理论研究

传统的电流变液材料是由微米介电颗粒和油液共同组成,其屈服切应力常常不能满足实际应用的需要。温维佳等人于2003年首次发现尿素修饰的草酸氧钛钡巨电流变液材料,该电流变液颗粒的粒径为纳米尺度,具有很高且与外加电场成线性关系的屈服应力(130kPa@5kV/mm),并且应用温度范围较广。巨电流变液材料的出现,将电流变液的屈服应力从原有的几千帕提高到几百千帕,同时与传统的电流变液相比巨电流变液还具有较好的抗沉降性和热、化学等稳定性,这些使得电流变液实际应用于工业成为可能。因此巨电流变液的材料、性能和机制研究也就成为当前电流变液领域的最主要内容。目前已经发现了几种巨电流变液材料,如铈掺杂多孔二氧化钛、酰胺修饰的纳米二氧化钛等,但是为什么这些材料有较好的电流变性能,在机理解释上还没有一致结论。另外,由于巨电流变液材料在剪切流的作用下剪切应力衰减较大,甚至减小到几千帕,而电流变液的很多应用要求电流变液具有很高的剪切应力而不是屈服应力,因此如何...  (本文共85页) 本文目录 | 阅读全文>>