本發(fā)明屬于電流變材料技術(shù)領(lǐng)域，屬于智能材料的一種，具體涉及用分散劑對(duì)氧化石墨烯-草酸氧鈦鋇顆粒表面進(jìn)行改性后得到的復(fù)合材料為分散相的電流變液。

背景技術(shù)：

電流變液是一種由微、納米介電顆粒分散在絕緣液體中組成的智能流體，其流變性能如剪切應(yīng)力在外電場(chǎng)作用下能快速、可逆地出現(xiàn)幾個(gè)數(shù)量級(jí)的變化。這種奇異的特性使得電流變液在諸如減振器、離合器、控制閥等機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置方面具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，根據(jù)介電極化理論設(shè)計(jì)和制備的傳統(tǒng)型電流變液存在剪切應(yīng)力較低，難以滿足工業(yè)實(shí)際應(yīng)用要求。顆粒分散性好、粒度均勻細(xì)小、形貌、結(jié)構(gòu)等影響電流變液的綜合性能，因此對(duì)粒子的形貌、尺寸和結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)成為近年來(lái)材料科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于研究納米介電顆粒的形貌、尺寸和結(jié)構(gòu)的制備方法，提供一種分散劑和特殊干燥方法，其中分散劑為聚乙二醇(PEG)，采用液氮冷凍干燥。解決的技術(shù)問題在于提供一種具有較高的屈服應(yīng)力值、良好的抗沉降性的以氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復(fù)合納米顆粒為分散相的電流變液。本發(fā)明通過PEG作為分散劑，改變PEG的分子量，制備出具有特殊形貌氧化石墨烯-草酸氧鈦鋇(GBTO)粒子，研究了GBTO粒子形貌、PEG分子對(duì)材料電流變性能和界面極化能力的影響。

一種氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇顆粒電流變液材料的制備方法，其特征在于：采用聚乙二醇作為分散劑，通過聚乙二醇對(duì)氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復(fù)合納米顆粒進(jìn)行改性，用化學(xué)共沉淀法制備改性氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復(fù)合納米顆粒，將改性氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復(fù)合納米顆粒作為分散相、聚二甲基硅油作為連續(xù)相，按1:1～3:1質(zhì)量比將二者混合制成電流變液。

如上所述一種氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復(fù)合顆粒電流變液材料的制備方法，其特征在于所述氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復(fù)合納米顆粒具體制備步驟如下：

1、四氯化鈦與冰水按0.1～0.2mol/L配成溶液A；

2、氯化鋇與去離子水按0.1～0.2mol/L配成溶液B；

3、草酸與去離子水按0.1～0.2mol/L配成溶液C；

4、聚乙二醇與無(wú)水乙醇按0.1～10g/L配成溶液D，其中聚乙二醇的分子量在200～6000之間，如聚乙二醇800、聚乙二醇2000、聚乙二醇4000或聚乙二醇6000等；

5、將片層狀，厚度80～150nm，不規(guī)則形狀，最大尺寸30um的氧化石墨烯，用稀氨水調(diào)節(jié)PH值至9，制成懸浮液E；

6、A溶液和B溶液按體積比1:1混合均勻，加入溶液D，上述三種溶液A:B:D＝1.05:1:1，攪拌10～30min；加入懸浮液E，四種溶液A:B:D:E＝1.05:1:1:1；

7、按上述四種溶液比例加入C溶液，在45～60℃溫度超聲磁力攪拌下逐滴滴加C溶液，各溶液比為A:B:C:D:E＝1.05:1:2:1:1，立即有沉淀產(chǎn)生；

8、滴加完畢后，把反應(yīng)物放入高溫反應(yīng)釜中，在150～200℃恒溫反應(yīng)2～4h；

9、過濾、多次洗滌沉淀物以除去樣品中吸附的氯離子，液氮冷凍干燥18～24h后，45～60℃下真空干燥4～8h，即得到聚乙二醇改性的氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復(fù)合納米顆粒，即GBTO粒子。

進(jìn)一步的將聚乙二醇改性的氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復(fù)合納米顆粒和聚二甲基硅油首混后放入球磨機(jī)球磨20～60min，過80目篩后得到的懸浮液即得到電流變液產(chǎn)品。

氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復(fù)合納米顆粒與聚二甲基硅油質(zhì)量比不同，在同一電場(chǎng)梯度時(shí)，電流變屈服應(yīng)力不同，在質(zhì)量比為3:1，電場(chǎng)梯度為3kV/mm時(shí)，其流變的屈服應(yīng)力最高，使用性能最佳。

本發(fā)明在制備氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復(fù)合納米顆粒使用了分散劑，制備方法簡(jiǎn)單，原料廉價(jià)易得，且能獲得分散性良好、粒度均一的氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復(fù)合納米顆粒，其作為分散相得到的電流變液具有較高的屈服應(yīng)力值、良好的抗沉降性能。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

(1)四氯化鈦與冰水按0.2mol/L配成溶液A；(2)氯化鋇與去離子水按0.2mol/L配成溶液B；(3)草酸與去離子水按0.1mol/L配成溶液C；(4)聚乙二醇800與無(wú)水乙醇按8g/L配成溶液D；(5)將氧化石墨烯用稀氨水調(diào)節(jié)PH值至9，制成懸浮液E；(6)A溶液和B溶液按體積比1:1混合均勻，加入溶液D，上述三種溶液A:B:D＝1.05:1:1，攪拌10min；(7)上述三種溶液中加入懸浮液E，上述四種溶液A:B:D:E＝1.05:1:1:1；(8)按上述四種溶液比例加入C溶液，在55℃溫度超聲磁力攪拌下逐滴滴加C溶液，各溶液比為A:B:C:D:E＝1.05:1:2:1:1，立即有沉淀產(chǎn)生；(9)滴加完畢后，把反應(yīng)物放入高溫反應(yīng)釜中，在180℃恒溫反應(yīng)2h；(10)過濾、多次洗滌沉淀物以除去樣品中吸附的氯離子，液氮冷凍干燥24h后，50℃真空干燥8h，即得到聚乙二醇修飾的GBTO粒子。其中，氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復(fù)合納米顆粒、聚二甲基硅油的質(zhì)量比為1:1～3:1，首混后放入球磨機(jī)球磨20min，過80目篩后得到的懸浮液即可得到電流變液產(chǎn)品。

采用流變儀對(duì)實(shí)施例1制備的電流變液進(jìn)行屈服應(yīng)力測(cè)試。聚乙二醇800修飾的氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復(fù)合納米顆粒與聚二甲基硅油的質(zhì)量比為3:1時(shí)，其屈服應(yīng)力值最高，使用性能最佳，其屈服應(yīng)力值在3kV/mm時(shí)達(dá)到37.30kPa。

實(shí)施例2：

(1)四氯化鈦與冰水按0.15mol/L配成溶液A；(2)氯化鋇與去離子水按0.15mol/L配成溶液B；(3)草酸與去離子水按0.15mol/L配成溶液C；(4)將聚乙二醇2000與無(wú)水乙醇按5g/L配成溶液D；(5)將氧化石墨烯用稀氨水將調(diào)節(jié)PH值至9，制成懸浮液E；(6)A溶液和B溶液按體積比1:1混合均勻，加入溶液D，上述三種溶液A:B:D＝1.05:1:1，攪拌30min；(7)上述三種溶液中加入懸浮液E，上述四種溶液A:B:D:E＝1.05:1:1:1；(8)按上述四種溶液比例加入C溶液，在60℃溫度超聲磁力攪拌下逐滴滴加C溶液，各溶液比為A:B:C:D:E＝1.05:1:2:1:1，立即有沉淀產(chǎn)生；(9)滴加完畢后，把反應(yīng)物放入高溫反應(yīng)釜中，在150℃恒溫反應(yīng)3h；(10)過濾、多次洗滌沉淀物以除去樣品中吸附的氯離子，液氮冷凍干燥24h后，50℃真空干燥4h，即得到聚乙二醇修飾的GBTO粒子。其中，氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復(fù)合納米顆粒、聚二甲基硅油的質(zhì)量比為1:1～3:1，首混后放入球磨機(jī)球磨30min，過80目篩后得到的懸浮液即可得到電流變液產(chǎn)品。

采用流變儀對(duì)實(shí)施例2制備的電流變液進(jìn)行屈服應(yīng)力測(cè)試。聚乙二醇2000修飾的氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復(fù)合納米顆粒與聚二甲基硅油的質(zhì)量比為3:1時(shí)，其屈服應(yīng)力值最高，使用性能最佳，其屈服應(yīng)力值在3kV/mm時(shí)達(dá)到45.6kPa。

實(shí)施例3：

(1)四氯化鈦與冰水按0.1mol/L配成溶液A；(2)氯化鋇與去離子水按0.1mol/L配成溶液B；(3)草酸與去離子水按0.1mol/L配成溶液C；(4)聚乙二醇4000與無(wú)水乙醇按4g/L配成溶液D；(5)將氧化石墨烯用稀氨水調(diào)節(jié)PH值至9，制成懸浮液E；(6)A溶液和B溶液按體積比1:1混合均勻，加入溶液D，上述三種溶液A:B:D＝1.05:1:1，攪拌10min；(7)上述三種溶液中加入懸浮液E，上述四種溶液A:B:D:E＝1.05:1:1:1；(8)按上述四種溶液比例加入C溶液，在55℃溫度超聲磁力攪拌下逐滴滴加C溶液，各溶液比為A:B:C:D:E＝1.05:1:2:1:1，立即有沉淀產(chǎn)生；(9)滴加完畢后，把反應(yīng)物放入高溫反應(yīng)釜中，在200℃恒溫反應(yīng)3h；(10)過濾、多次洗滌沉淀物以除去樣品中吸附的氯離子，液氮冷凍干燥20h后，55℃真空干燥6h，即得到聚乙二醇修飾的GBTO粒子。其中，氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復(fù)合納米顆粒、聚二甲基硅油的質(zhì)量比為1:1～3:1，首混后放入球磨機(jī)球磨30min，過80目篩后得到的懸浮液即可得到電流變液產(chǎn)品。

采用流變儀對(duì)實(shí)施例3制備的電流變液進(jìn)行屈服應(yīng)力測(cè)試。聚乙二醇4000修飾的氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復(fù)合納米顆粒與聚二甲基硅油的質(zhì)量比為3:1時(shí)，其屈服應(yīng)力值最高，使用性能最佳，其屈服應(yīng)力值在3kV/mm時(shí)達(dá)到56.98kPa。

實(shí)施例4：

(1)四氯化鈦與冰水按0.12mol/L配成溶液A；(2)氯化鋇與去離子水按0.12mol/L配成溶液B；(3)草酸與去離子水按0.12mol/L配成溶液C；(4)聚乙二醇6000與無(wú)水乙醇按2g/L配成溶液D；(5)將氧化石墨烯用稀氨水調(diào)節(jié)PH值至9，制成懸浮液E；(6)A溶液和B溶液按體積比1:1混合均勻，加入溶液D，上述三種溶液A:B:D＝1.05:1:1，攪拌15min；(7)上述三種溶液中加入懸浮液E，上述四種溶液A:B:D:E＝1.05:1:1:1；(8)按上述四種溶液比例加入C溶液，在50℃溫度超聲磁力攪拌下逐滴滴加C溶液，各溶液比為A:B:C:D:E＝1.05:1:2:1:1，立即有沉淀產(chǎn)生；(9)滴加完畢后，把反應(yīng)物放入高溫反應(yīng)釜中，在180℃恒溫反應(yīng)2h；(10)過濾、多次洗滌沉淀物以除去樣品中吸附的氯離子，液氮冷凍干燥20h后，50℃真空干燥5h，即得到聚乙二醇修飾的GBTO粒子。其中，氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復(fù)合納米顆粒、聚二甲基硅油的質(zhì)量比為1～3:1，首混后放入球磨機(jī)球磨40min，過80目篩后得到的懸浮液即可得到電流變液產(chǎn)品。

采用流變儀測(cè)試實(shí)施例4制備的電流變液進(jìn)行屈服應(yīng)力測(cè)試。聚乙二醇6000修飾的氧化石墨烯/草酸氧鈦鋇復(fù)合納米顆粒與聚二甲基硅油的質(zhì)量比為3:1時(shí)，其屈服應(yīng)力值最高，使用性能最佳，其屈服應(yīng)力值在3kV/mm時(shí)達(dá)到39.14kPa。