TiO2-尿素及TiO2-氧化石墨烯核殼型電流變液的制備及性能比較.pdf

1、電流變液（Electorheological fluids，簡稱ERF）是一種新型的智能材料，它一般是由微米或納米級的介電顆粒分散在絕緣油中形成的懸浮體系，可由電場連續(xù)、可逆、迅速調(diào)節(jié)懸浮液的粘度、彈性模量和抗剪切強度等力學(xué)性能。以單一的無機顆?；蛴袡C顆粒為分散相的電流變液綜合性能不高，難以滿足工程需求，而以核殼型顆粒為分散相的電流變液具有較優(yōu)的綜合性能。已報道的核殼型電流變液主要以無機顆粒為核，以極性分子或氧化石墨烯為殼層，但已有研究

2、未對比極性分子包覆與氧化石墨烯包覆核殼型電流變液的性能差異，亦缺乏相關(guān)的機理分析。針對此問題，本論文以無定型二氧化鈦顆粒為核，分別用尿素和氧化石墨烯片層進(jìn)行化學(xué)包覆和物理包覆制備出核殼型TiO2/尿素和TiO2/氧化石墨烯顆粒，對比其電流變性能，并分析其相關(guān)機理。具體研究內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　(1)通過控制鈦酸四丁酯與水的反應(yīng)比制備TiO2顆粒，并討論攪拌和超聲振蕩兩種反應(yīng)條件下對粒徑和反應(yīng)時間的影響。經(jīng)掃描電鏡觀察到顆粒呈單分散

3、、球形的形態(tài)，粒徑分布在400～500nm，對顆粒進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征表明，顆粒表面含有大量的-OH且呈無定形態(tài)。流變性能測試結(jié)果表明，無定型TiO2電流變液具有較高的屈服強度，在5kV/mm電場作用下，顆粒相濃度70wt％的電流變液的屈服強度可達(dá)74kPa。電流變液的屈服強度與顆粒相的濃度息息相關(guān)，隨著濃度的不斷增大，屈服強度不斷提高，當(dāng)超過臨界濃度（70wt％）時，電流變液的屈服應(yīng)力會迅猛增大。
　　(2)利用醇鹽水解法和溶液沉積法合

4、成了TiO2/尿素顆粒，通過SEM、TEM、FT-IR、XRD等對TiO2/尿素復(fù)合顆粒進(jìn)行表征。結(jié)果表明:顆粒具有完整的核殼結(jié)構(gòu)，殼層厚度約為5nm，顆粒表面含有大量的極性官能團(tuán)。流變測試結(jié)果表明:與純TiO2電流變液相比，TiO2/尿素核殼型電流變液具有更高的剪切屈服強度和剪切應(yīng)力，并且可以在較高的剪切速率下可保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
　　(3)利用氧化石墨烯片層(GO)對純TiO2顆粒進(jìn)行包覆，制得了TiO2/GO顆粒。通過SEM