本發(fā)明涉及電流變液材料領(lǐng)域，具體涉及一種具有高耐擊穿性的電流變液及其制備方法。

背景技術(shù)：

電流變液(electrorheologicalfluids)簡(jiǎn)稱er液體或er流體，由高電導(dǎo)率低、介電常數(shù)高的固體顆粒分散于介電常數(shù)低的絕緣液體中制備而成，通常狀態(tài)下是一種懸浮液，在電場(chǎng)的作用下可發(fā)生液固轉(zhuǎn)變。具體而言，在施加電場(chǎng)時(shí)，er液表現(xiàn)出類似固體的性質(zhì)，例如能夠傳遞剪切應(yīng)力；由類似液體的性質(zhì)到類似固體的性質(zhì)的瞬變時(shí)間可以為大約1-10ms，這種固態(tài)轉(zhuǎn)變撤去電場(chǎng)時(shí)此轉(zhuǎn)變過(guò)程可逆。該現(xiàn)象被稱為er效應(yīng)，并且其在表觀粘度上的改變依賴于所施加的電場(chǎng)。

目前，現(xiàn)有技術(shù)中的電流變液中，顆粒沉降穩(wěn)定性低，屈服應(yīng)力小，擊穿電場(chǎng)低，材料反應(yīng)重復(fù)實(shí)現(xiàn)性不強(qiáng)，并且溫度應(yīng)用范圍窄(24℃～80℃)，電流變液的電流非常大，電池應(yīng)用被局限，更寬的溫度范圍將提高電流變液外加電場(chǎng)后的電流，因此電流變液的應(yīng)用被局限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種具有高耐擊穿性的電流變液及其制備方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中，電流變液的溫度應(yīng)用范圍窄，屈服應(yīng)力低及擊穿電場(chǎng)低的缺陷。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種具有高耐擊穿性的電流變液，以膠態(tài)懸浮液的形式存在，包括納米顆粒狀過(guò)渡金屬鹽、非離子型添加劑和混合型極性有機(jī)油。

優(yōu)選地，所述過(guò)渡金屬鹽，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括氯化鋇75份、氯化銣2份、氯化鈦33份、草酸2-水合物106份和尿素44份。

優(yōu)選地，所述非離子型添加劑為有機(jī)硅聚醚，所述有機(jī)硅聚醚占所述混合型極性有機(jī)油總質(zhì)量的0.2％～5％、占所述電流變液總質(zhì)量的0.1％～1.5％。

優(yōu)選地，所述混合型極性有機(jī)油為二甲基硅油。

優(yōu)選地，所述二甲基硅油的分子鏈長(zhǎng)n為2000～5000。

本發(fā)明還公開了一種具有高耐擊穿性的電流變液的制備方法，包括以下步驟：

s1、所述納米顆粒狀過(guò)渡金屬鹽的制備：首先，用75份蒸餾水溶解2份所述氯化銣得到氯化銣溶液，用150份蒸餾水溶解75份所述氯化鋇得到氯化鋇溶液，用750份蒸餾水溶解106份所述草酸2-水合物得到草酸2-水合物溶液，用300份蒸餾水溶解33份所述氯化鈦得到氯化鈦溶液，用165份蒸餾水溶解44份所述尿素得到尿素溶液；而后，取所述氯化銣溶液、氯化鋇溶液、草酸2-水合物溶液和氯化鈦溶液進(jìn)行混合，并在60℃～80℃溫度下超聲浴處理30分鐘得到混合液；而后，向所述混合液中加入所述尿素溶液，形成白色膠體；而后，取所述白色膠體進(jìn)行水洗并過(guò)濾得到沉淀物；最后，干燥所述沉淀物以除去所述沉淀物的殘留水，得到白色粉末狀的納米顆粒狀過(guò)渡金屬鹽；

s2、所述非離子型添加劑和混合型極性有機(jī)油的混合：將所述有機(jī)硅聚醚和所述二甲基硅油分別烘熱至120℃后混合攪拌均勻，得到混合物；

s3、所述電流變液的制備：取所述納米顆粒狀過(guò)渡金屬鹽經(jīng)研磨后加入所述混合物中與所述混合物攪拌混合均勻，得到所述電流變液。

優(yōu)選地，s1中，所述氯化銣的溶解在室溫下進(jìn)行，所述氯化鋇的溶解在50℃～100℃溫度下進(jìn)行，所述草酸2-水合物的溶解在80℃溫度下進(jìn)行，所述氯化鈦的溶解在室溫下進(jìn)行，所述尿素的溶解在室溫下進(jìn)行。

優(yōu)選地，s1中，所述草酸2-水合物的溶解在超聲槽中進(jìn)行。

優(yōu)選地，s1中，所述沉淀物的干燥溫度為100℃～150℃。

優(yōu)選地，s3中研磨后的所述納米顆粒狀過(guò)渡金屬鹽與所述二甲基硅油的體積比為0.2:1～0.85:1。

本發(fā)明的有益效果是：

1、以混入所述二甲基硅油中的所述有機(jī)硅聚醚，配合所述二甲基硅油的鏈長(zhǎng)，大大提高了本發(fā)明的電流變液的屈服應(yīng)力，使得本發(fā)明的電流變液的耐電場(chǎng)擊穿能力達(dá)6kv/mm，克服了傳統(tǒng)電流變液的擊穿電場(chǎng)低的缺陷，材料反應(yīng)重復(fù)實(shí)現(xiàn)性強(qiáng)，同時(shí)降低了本發(fā)明的電流變液的電流，釋放了電池的應(yīng)用局限性；

2、以本發(fā)明的制備方法制得的所述納米顆粒狀過(guò)渡金屬鹽經(jīng)研磨后與所述二甲基硅油的體積比，使得所述納米顆粒狀過(guò)渡金屬鹽被包裹可靠性高，提高本發(fā)明的電流變液的材料穩(wěn)定性，并使本發(fā)明的電流變液獲得更寬的溫度應(yīng)用范圍(-25℃～150℃)，克服了傳統(tǒng)電流變液溫度應(yīng)用范圍窄的缺陷，同時(shí)，由于本發(fā)明的電流變液的電流降低，在更寬的溫度應(yīng)用范圍(-25℃～150℃)下，本發(fā)明的電流變液亦能夠正常使用；

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的電流變液與傳統(tǒng)電流變液的屈服應(yīng)力和耐壓對(duì)比圖；

圖2為本發(fā)明的電流變液在不同溫度下的屈服應(yīng)力和耐壓對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

一種具有高耐擊穿性的電流變液，以膠態(tài)懸浮液的形式存在，包括納米顆粒狀過(guò)渡金屬鹽、非離子型添加劑和混合型極性有機(jī)油；所述過(guò)渡金屬鹽，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括氯化鋇75份、氯化銣2份、氯化鈦33份、草酸2-水合物106份和尿素44份；所述非離子型添加劑為有機(jī)硅聚醚，所述有機(jī)硅聚醚占所述混合型極性有機(jī)油總質(zhì)量的3％、占所述電流變液總質(zhì)量的1％；所述混合型極性有機(jī)油為二甲基硅油；所述二甲基硅油的分子鏈長(zhǎng)n為3500。

上述一種具有高耐擊穿性的電流變液的制備方法，包括以下步驟：

s1、所述納米顆粒狀過(guò)渡金屬鹽的制備：首先，用75份蒸餾水溶解2份所述氯化銣得到氯化銣溶液，用150份蒸餾水溶解75份所述氯化鋇得到氯化鋇溶液，用750份蒸餾水溶解106份所述草酸2-水合物得到草酸2-水合物溶液，用300份蒸餾水溶解33份所述氯化鈦得到氯化鈦溶液，用165份蒸餾水溶解44份所述尿素得到尿素溶液；而后，取所述氯化銣溶液、氯化鋇溶液、草酸2-水合物溶液和氯化鈦溶液進(jìn)行混合，并在60℃～80℃溫度下超聲浴處理30分鐘得到混合液；而后，向所述混合液中加入所述尿素溶液，形成白色膠體；而后，取所述白色膠體進(jìn)行水洗并過(guò)濾得到沉淀物；最后，干燥所述沉淀物以除去所述沉淀物的殘留水，得到白色粉末狀的納米顆粒狀過(guò)渡金屬鹽；

s2、所述非離子型添加劑和混合型極性有機(jī)油的混合：將所述有機(jī)硅聚醚和所述二甲基硅油分別烘熱至120℃后混合攪拌均勻，得到混合物；

s3、所述電流變液的制備：取所述納米顆粒狀過(guò)渡金屬鹽經(jīng)研磨后加入所述混合物中與所述混合物攪拌混合均勻，得到所述電流變液。

優(yōu)選地，s1中，所述氯化銣的溶解在室溫下進(jìn)行，所述氯化鋇的溶解在50℃～100℃溫度下進(jìn)行，所述草酸2-水合物的溶解在80℃溫度下進(jìn)行，所述氯化鈦的溶解在室溫下進(jìn)行，所述尿素的溶解在室溫下進(jìn)行。

優(yōu)選地，s1中，所述草酸2-水合物的溶解在超聲槽中進(jìn)行。

優(yōu)選地，s1中，所述沉淀物的干燥溫度為100℃～150℃。

優(yōu)選地，s3中研磨后的所述納米顆粒狀過(guò)渡金屬鹽與所述二甲基硅油的體積比為0.6:1。

如圖1所示，采用本發(fā)明的電流變液與傳統(tǒng)的電流變液相比，其中有機(jī)硅聚醚添加1％，其直流電場(chǎng)的耐擊穿能力達(dá)到了6kv/mm(有機(jī)硅聚醚占混合型極性有機(jī)油總質(zhì)量的0.2％～5％、占所述電流變液總質(zhì)量的0.1％～1.5％，均可達(dá)到此效果)，超過(guò)傳統(tǒng)電流變液的耐擊穿電壓，同時(shí)在相同的外加電場(chǎng)作用下，其靜態(tài)屈服應(yīng)力也得到了提高，靜態(tài)屈服應(yīng)力幾乎提高了一倍，使該新型電流變液利于推廣。

如圖2所示，對(duì)本發(fā)明的電流變液，分別在-25℃、150℃和室溫(roomtemp)下進(jìn)行監(jiān)測(cè),從圖中可以看出，室溫下的曲線位于最上面，150℃的曲線位于中間位置，-25℃的曲線位于最下面，在相同的直流電場(chǎng)作用下，均保持了高的耐擊穿能力，同時(shí)屈服應(yīng)力雖在不同的溫度下，有所不同，但與圖1對(duì)比可知，不同溫度曲線的屈服應(yīng)力和耐擊穿電壓仍然超過(guò)傳統(tǒng)的電流變液，本發(fā)明的新型電流變液，比傳統(tǒng)的電流變液，應(yīng)用的溫度范圍更廣，耐擊穿電壓更高，從而其應(yīng)用的范圍也更廣，可推廣應(yīng)用到機(jī)械制造，汽車器件、阻尼器，減震器等領(lǐng)域。

最后需要說(shuō)明的是，上述描述為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不違背本發(fā)明宗旨的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。