(C)所示。
[0057]电流密度的测试方法如下:流体的电介质常数由LCR表(HP4192)在1Hz的频率、lKV/mm的电场下测量。数字电流表测量导电电流(即电介质常数的虚数部分)。
[0058]常规的理解认为，例如，电流密度与屈服应力成比例，与此形成对比的是，向GER液中添加SDBS的方法证明，实现了在高动态屈服应力的同时具有低的电流密度。不受理论的束缚，SDBS可以增加尿素包被的纳米颗粒的介电常数，这可能是增强ER效应的原因。此夕卜，改善的沉降稳定性也可以归因于增加的屈服应力，因为在电场下，颗粒下沉会与链状结构的形成互相竞争。出于意料的发现是，电流密度与添加SDBS的百分重量比之间是非单调的关系。这可以归因于低移动性有机成分和高移动性钠离子之间的竞争效应。在高的表面活性剂浓度下，可以形成导电性表面活性剂粒子间桥连，这导致增加的电流。
[0059]测试例4:沉降
[0060]按照实施例1的方法制备尿素包被的金属盐纳米复合物。基本上按照实施例3的方法制备含有不同的极性分子添加剂的GER液样品，分别记为样品1、样品2和样品3。各GER液样品含有0.lwt%的边界水量、5(^丨％的硅油、49%的尿素包被的金属盐纳米复合物和Iwt %的极性分子添加剂；其中，样品I中的极性分子添加剂为咪唑鑰化合物(即，椰油酰两性基乙酸钠，阴离子表面活性剂)，样品2中的极性分子添加剂为十八烷基苄基二甲基氯化铵(ODAC)(阳离子表面活性剂)，样品3中的极性分子添加剂为尿素(非离子表面活性剂)。
[0061]将上述各GER流体置于矩形玻璃试管内以测试沉降性质。静置一段时间后流体有分层现象。沉降率(sedimentat1n rat1)由以下公式计算:
[0062]沉降率=浑浊相高度/ (浑浊相高+清亮的油相高度)
[0063]图3所示的实验结果示例性说明了分别包含^^%的咪唑鑰化合物、十八烷基苄基二甲基氯化铵(ODAC)和尿素的GER液的沉降性质。将图3的数据进行对比可知，GER液的性能随着添加剂的量增加而降低。与没有添加剂的原始GER的颗粒的沉降速率(请参见 Li 等的文献“Giant Electrorheological Fluid Comprising Nanoparticles:CarbonNanotube Composite, J.Appl.Phys.107, 093507 (2010) ”，在仅仅一天内沉降大于 50% )相比，本发明的沉降速率明显改善。
[0064]测试例5:稳定性
[0065]对实施例2-4的样品进行检测以评价稳定性。将各样品置于架子上一周。发现只有未添加极性分子添加剂的原始的GER样品(根据文献“The giant electrorheologicaleffect in suspens1ns of nanoparticles, Nature Materials, 2，727 (2003)，，所述的方法制备)显示出明显的相分离，而添加SDBS的样品未显示相分离。
[0066]为了进一步测试稳定性，将实施例3的样品以角速度γ = 1.4rad/s旋转10小时。在图2(a)中，发现了大的差别。所述原始的GER液更倾向于相分离。由图2(b)明显可见，在离心力下，没有SDBS的样品中的较稀的相与较稠的相发生了分离。
[0067]通过本文所包含的信息，与本申请的详细描述相背离的各种内容对本领域技术人员而言是明显的，本发明的主题符合本申请的详细描述，并且未偏离所附权利要求书的精神和范围。由于优选的实施方案和其他描述仅旨在示例性地说明本发明的特定方面，因此本发明不应被认为仅限于所述的方法、特性或成分的范围内。的确，对所述的用于实施本发明的方法所进行的各种对相关技术领域的技术人员而言显而易见的改变都在所附权利要求书的范围内。
【主权项】
1.一种巨电流变(GER)液，包含: 由尿素包被的金属盐纳米复合物； 极性分子添加剂；和 高润湿性绝缘液； 其中所述金属盐纳米复合物悬浮于所述高润湿性绝缘液中。
2.根据权利要求1所述的GER液，其中所述极性分子添加剂选自由阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂组成的组中。
3.根据权利要求1所述的GER液，其中所述尿素包被层占所述金属盐纳米复合物的0.1wt %至 Iwt %。
4.根据权利要求2所述的GER液，其中所述极性分子添加剂为选自由咪唑鑰化合物、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠组成的组中的阴离子表面活性剂。
5.根据权利要求2所述的GER液，其中所述极性分子添加剂为十八烷基三甲基氯化铵阳离子表面活性剂。
6.根据权利要求2所述的GER液，其中所述非离子表面活性剂选自由聚山梨酯80、脱水山梨糖醇单油酸酯80、辛基酚聚氧乙烯醚、三乙醇胺、尿素及其混合物组成的组中。
7.根据权利要求1所述的GER液，其中所述高润湿性绝缘液选自由硅油、变压器油、矿物油、橄榄油及其混合物组成的组中。
8.根据权利要求6所述的GER液，其中所述非离子表面活性剂为尿素。
9.根据权利要求3所述的GER液，其中所述极性分子添加剂为所述金属盐纳米复合物的 0.1-20.0wt % ο
10.一种制备巨电流变(GER)液的方法，包括以下步骤: 研磨这样的复合物，该复合物由尿素包被的纳米颗粒和占该复合物总重量的0.1-20.0wt %的极性分子添加剂构成； 在20°C至40°C下超声搅拌经研磨的复合物至少30分钟； 在冷冻干燥机中干燥经超声搅拌的复合物至少12小时；以及 将所述经研磨、搅拌、干燥的复合物悬浮于绝缘油中。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述极性分子添加剂占所述GER液的重量分数为 0.2-5.0wt % ο
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述复合物由尿素包被的纳米颗粒和占该复合物总重量的0.67-16.7wt%的十二烷基苯磺酸钠(SDBS)构成。
13.一种制备巨电流变(GER)液的方法，包括以下步骤: 提供由尿素包被的纳米颗粒、极性分子添加剂和绝缘油的混合物，其中所述极性分子添加剂占所述纳米颗粒与所述极性分子添加剂的总重量的0.1-20.0wt% ； 研磨所述混合物； 在20°C至40°C下超声搅拌经研磨的混合物至少30分钟；以及 在冷冻干燥机中干燥经超声搅拌的混合物至少12小时。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述极性分子添加剂占所述GER液的重量分数为 0.2-5.0wt % ο
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述极性分子添加剂为十二烷基苯磺酸钠，并 且该十二烷基苯磺酸钠占所述纳米颗粒与十二烷基苯磺酸钠的总重量的0.67-16.7wt%。
【专利摘要】本发明涉及一种改进的巨电流变(GER)液及其制备方法。所述GER液包含：由尿素包被的金属盐纳米复合物；极性分子添加剂；和高润湿性绝缘液；其中所述金属盐纳米复合物悬浮于所述高润湿性绝缘液中。通过添加极性分子添加剂，在电场下GER液的屈服应力提高了超过50％，而电流密度降低至小于原始GER的四分之一。可逆响应时间仍然保持相同，而沉降稳定性得到明显提高。改进的GER液的零电场粘度与没有所述添加剂的GER液的零电场粘度保持相同。改进的GER特性改善了电学和机械性质，还可以应用于车辆离合器、液压制动器和车辆减震器。
【IPC分类】C10M125-18, C10N40-16, C10M177-00, C10M169-04
【公开号】CN104774675
【申请号】CN201510014834
【发明人】沈平, 廖麦加, 温维佳, 方雅莹
【申请人】香港科技大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年1月9日