電流變液是一種在電場下可發(fā)生類似液—固相變的智能材料,具有剪切強度(彈性模量或流變性質(zhì))連續(xù)可調(diào)、快速響應(yīng)(毫秒量級)和可逆轉(zhuǎn)變的特性,在自動控制、減震降噪、機械傳動等諸多領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價值。近年來,中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所微納功能材料與應(yīng)用團隊圍繞電流變材料的可控合成和機理研究方法開展系統(tǒng)工作。團隊科研人員研究了分散相顆粒表面形態(tài)、尺寸、聚集狀態(tài)及浸潤性質(zhì)與電流變液性能間的影響規(guī)律(J. Mater. Chem. C 2014, 2, 5629;Smart Mater. Struct. 2014, 23, 075005;Appl. Phys. Lett. 2012, 101, 101908),并制備出一系列具有高屈服強度的電流變液,分散相材料包括草酸氧鈦鈣CTO、草酸氧鈦錫STO、氧化鈦等納米顆粒(RSC Adv. 2014, 4, 29622;J. Colloid Interface Sci. 2012, 378, 36)。
隨著電流變液屈服強度的提高,其與初始粘度之間的矛盾也越來越突出。屈服強度高的電流變液,初始粘度也非常高,導(dǎo)致場致力的比例下降,力的調(diào)節(jié)范圍和能力也隨之下降。最近,該研究團隊發(fā)展了一種新穎的CTO材料制備方法,在無表面活性劑的水/醇混合體系中合成紡錘形微米顆粒(長徑比~3)。施加電場后紡錘形顆粒沿電場方向排列成鏈,顆粒間的極性基團發(fā)生取向排布并相互作用,顆粒尖端的高局域電場可極大提高極性基團間的作用力及鏈狀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。該材料與硅油有良好的浸潤性,當固含量為38 vol% 時,初始粘度小于6 Pa.s (100 s-1),5 kV/mm時屈服強度超過60 kPa,電流變效率可達6000,比已報道的鈦氧基類電流變材料高1-2個數(shù)量級。相關(guān)工作發(fā)表在NPG Asia Materials上,獲得審稿人高度評價。
以上工作得到中科院青年創(chuàng)新促進會(2013196)、國家自然科學(xué)基金(21573267)、浙江省自然科學(xué)基金(LY14B070012)及寧波市創(chuàng)新團隊(2015B11002)等項目的大力支持。
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