碳纳米管修饰TiO2颗粒电流变液的制备及性能

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:demon3214
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电流变液的流变学性能可通过电场实时控制,在人体智能假肢、机械装置减振、交通工具降噪等领域具有广阔的应用前景。近年来,国内外研究者为提高电流变液的电流变效应、改善其沉降稳定性提出了一系列方法。有研究表明,碳纳米管因其较大的比表面积和独特的电学性质可作为掺杂材料或修饰材料,有效地提高聚合物颗粒电流变液的电流变效应。然而受聚合物颗粒自身电流变效应较弱的限制,碳纳米管改性聚合物颗粒电流变液的性能尚不能满足实际应用的需求;而碳纳米管修饰能否同样提高无机颗粒电流变液的性能却鲜见研究报道。本论文旨在研究碳纳米管修饰对无定形TiO2颗粒电流变液电流变效应、沉降稳定性及漏电流密度的影响。具体研究结果为:(1)制备碳纳米管修饰无定形TiO2颗粒,并对其进行形貌、结构及成分表征。SEM,TEM及FTIR实验结果表明,经酸化处理的碳纳米管可通过硅烷偶联剂与无定形TiO2颗粒形成连接,起到表面修饰的作用;与未修饰的TiO2颗粒相比,经碳纳米管修饰后的TiO2颗粒其粒径、形状及晶体结构无明显变化,表面较为粗糙。(2)以TiO2颗粒及碳纳米管修饰TiO2颗粒为分散相,以二甲基硅油为基液制备电流变液,并对两种电流变液的性能进行测试和对比。实验结果表明,碳纳米管修饰可有效提高TiO2颗粒电流变液的电流变效应、降低其漏电流密度,并提高其沉降稳定性。碳纳米管修饰对颗粒聚集的阻碍作用提高了颗粒在基液中的分散性,这是碳纳米管修饰TiO2颗粒电流变液具有较高性能的主要原因。(3)基于碳纳米管修饰TiO2颗粒电流变液,设计制作电流变阻尼器,并对其性能进行计算和实验评价。计算结果表明,电流变阻尼器的阻尼力调节幅度在低频下优于高频;实验测试结果表明,理论计算值与实测值基本吻合,电流变阻尼器在1.5kV/mm下的阻尼力较无电场作用下提高了58%。
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