本文選題：極性分子型電流變液 + La-Ti-O　； 參考：《中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：本文對(duì)極性分子型電流變液新材料制備,電流變液穩(wěn)定性和電流變器件應(yīng)用等方面進(jìn)行了探索和研究。首先利用化學(xué)共沉淀法合成出一種La-Ti-O體系納米電流變液新材料,其具有優(yōu)良的電流變性能,能夠滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用的需求。La-Ti-O顆粒為粒徑約1OOnm的不規(guī)則形狀顆粒,其與二甲基硅油配制的電流變液樣品在外加電場(chǎng)下表現(xiàn)出極為優(yōu)秀的電流變性能,顆粒體積分?jǐn)?shù)為60%的La-Ti-O/硅油樣品在5kV/mm外加場(chǎng)下其屈服強(qiáng)度超過(guò)了 150kPa,漏電流為6μA/cm2左右。La-Ti-O/硅油樣品的屈服強(qiáng)度與外加電場(chǎng)強(qiáng)度成正比,說(shuō)明La-Ti-O體系材料是一種極性分子型電流變液材料。La-Ti-O顆粒加熱超過(guò)100℃后電流變性能顯著下降,120℃干燥顆粒配制成的電流變液樣品在5kV/mm電場(chǎng)的屈服強(qiáng)度只有相同條件下80°C干燥樣品的四分之一。熱失重-紅外聯(lián)用儀分析發(fā)現(xiàn)溫度超過(guò)100℃后La-Ti-O顆粒會(huì)析出CO_2和H20分子,表明樣品中在加熱過(guò)程分解損失羥基和羰基等極性基團(tuán),由此可見(jiàn)顆粒表面的羥基和羰基等極性基團(tuán)對(duì)La-Ti-O體系電流變液材料高電流變性能有重大貢獻(xiàn)。然后用Ca-Ti-O顆粒和TiO_2顆粒分別與二甲基硅油配制成電流變液樣品,研究了極性分子型電流變液中普遍存在的分散劑加速揮發(fā)現(xiàn)象,分析了硅油揮發(fā)增強(qiáng)效應(yīng)的機(jī)理,對(duì)消除和減弱分散劑揮發(fā)提供了理論基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)中研究了顆粒濃度、氣液界面面積、硅油粘度以及環(huán)境溫度等對(duì)硅油揮發(fā)的影響,發(fā)現(xiàn)硅油的揮發(fā)增強(qiáng)是由Kelvin效應(yīng)造成的,硅油吸附于氣液界面上的納米顆粒形成納米尺度的凸液面,凸液面上的飽和蒸氣壓顯著升高,硅油的揮發(fā)快于水平液面。增加顆粒的濃度,增大氣液界面面積,會(huì)增加氣液界面上納米凸液面的數(shù)量,導(dǎo)致硅油的揮發(fā)速率加快;高粘度的硅油揮發(fā)速率慢于低粘度的硅油,但揮發(fā)增強(qiáng)效應(yīng)較后者更顯著;溫度變化對(duì)揮發(fā)的影響較為復(fù)雜,溫度升高,Kelvin效應(yīng)降低,但同時(shí)會(huì)降低硅油的粘度和提高硅油的飽和蒸氣壓,導(dǎo)致硅油揮發(fā)增速。在實(shí)際使用極性分子型電流變液時(shí)應(yīng)該使用密封等措施以減弱或消除分散劑的揮發(fā)增強(qiáng)效應(yīng)。最后制作了將正負(fù)電極集成在同一極板上的梳狀電極極板,突破了電流變液必需使用兩塊極板來(lái)施加外加電場(chǎng)的限制,擴(kuò)展了電流變液的應(yīng)用范圍。極板上正負(fù)電極之間相互平行且間隔分布。實(shí)驗(yàn)中使用正負(fù)電極之間電場(chǎng)的邊緣電場(chǎng)來(lái)誘導(dǎo)產(chǎn)生電流變效應(yīng),研究了 Ca-Ti-O/航空液壓油體系電流變液樣品在梳狀電極邊緣電場(chǎng)下的電流變效應(yīng),分析了梳狀極板的結(jié)構(gòu)對(duì)電流變效應(yīng)的影響,并對(duì)梳狀電極極板邊緣電場(chǎng)的分布進(jìn)行了理論計(jì)算。邊緣電場(chǎng)隨電極結(jié)構(gòu)呈周期性分布,電場(chǎng)的分布與強(qiáng)度由極板上電極的結(jié)構(gòu)與外加電壓共同決定。電流變顆粒在電場(chǎng)作用下沿電場(chǎng)線排列,靠近電極間的絕緣區(qū)域,顆粒在電場(chǎng)作用下形成近似于平行于極板的顆粒鏈,與極板越近,顆粒鏈鏈長(zhǎng)越短,顆粒間作用力越強(qiáng),屈服強(qiáng)度越高。隨著與極板距離增大,顆粒鏈鏈長(zhǎng)增加,且不再與極板平行,顆粒間相互作用降低,屈服強(qiáng)度下降。靠近電極附近的區(qū)域,顆粒不能形成有效的顆粒鏈。因此正負(fù)電極間的邊緣電場(chǎng)對(duì)電流變效應(yīng)起主導(dǎo)作用。
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【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TB34

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1734846