聚合物基电变体.ppt

聚合物基电流变体 通常情况下，我们看到的液体变成固体或固体变成液体，只与温度和压力有关。 然而，大家能想像出还有什么也有这样的作用吗？ 1947年，一个叫温斯洛的美国人发现了一个奇怪的现象。他把石膏、石灰和炭粉加在橄榄油中，然后加水搅成一种悬浮液，想看看这种悬浮液能不能导电。在试验中，他意外地发现，这种悬浮液没有加上电场时，可以像水或油一样自由地流动；可是一加上电场，就能立即由自由流动的液体变成固体，而且随着电场强度的增加，固体的强度也在增加。当撤消电场时，它又能立即由固体变回液体。由于这种悬浮液可以用电场来控制，因此科学家们就把它叫做“电流变体”，并把这种现象称为“温斯洛现象”。温斯洛还为此申请了专利。 主要内容 1、电流变体的相关介绍 2、电流变体所具有的特征 3、聚合物电流变体的影响因素 4、聚合物基电流变体应用前景 1、电流变体的相关介绍 1.1 电流变体概念 电流变体(Electrorheological fluid,简称ERF)是由微米尺寸的颗粒分散于介电的载液中所形成的悬浮体，当受到外加电场的作用时，它的流变性质会发生显著的变化。其属性可以在介于液体与固体之间转变，并且这种转变是可逆的、迅速的、且能耗非常低。由于电流变体的这些独特性质使得ER流体在未来的智能控制、机电一体化技术将占有极其重要的地位。自从电流变体及电流效应被首次报道以来，关于电流变体的研制及其应用研究的探索工作就一直受到人们的普遍关注。 1、电流变体的相关介绍 1.2 电流变体的组成 常规电流变体主要由三部分组成：低介电常数的绝缘基础液(连续相)、具有较高的相对介电常数和较强极化能力的固体粒子(分散相)、起粒子表面活化和增加粒子悬浮稳定性的添加剂。 1、电流变体的相关介绍 分散相微粒 分散相微粒是组成ER流体的主要组分，它在电场作用下的极化是电流变液体产生电流变效应的核心。其材料参数如化学性质、粒径及分布和粒子形状对ER效应起着重要作用。 1、电流变体的相关介绍 在选择固体微粒材料时，一般应遵循以 下原则： ①粒子应有足够高的相对介电系数； ②粒子材料应有恰当的电导率； ③粒子材料应能在足够宽的温度范围内保持稳定的性能； ④粒子材料应有恰当的粒径。 1、电流变体的相关介绍 连续相介质 电流变液体中的分散介质（连续相）--基础液，是电流变液体中固体粒子的载体，并且是电流变液体的重要组成部分，它对电流变液体的性能有重大影响。 1、电流变体的相关介绍 连续相介质须具有的性能 ①较强的绝缘性能和耐击穿强度，以ER流体的漏电流密度，并使ER液体能在较高的电场中工作。 ②较大的密度（≥12.2g/cm3 ），以便与悬浮微粒的密度匹配，使制备的ER流体能在较好的稳定性。 ③具有较高的沸点、较低的冰点和蒸汽压，以便ER流体可以在较宽的温度范围内工作。 ④具有较低的黏度，使ER流体获得较少的零场黏度，并可以加入较多的悬浮微粒而不使零场黏度太高，增加ER效应。 ⑤良好的化学稳定性，避免在贮存和作用过程中分解。 1、电流变体的相关介绍 添加剂 添加剂在改善电流变液体的性能方面起着很重要的作用。在电流变液体中加入添加剂的目的：①吸附于粒子表面的表面活性剂，促进电流变效应的加强； ②利用添加剂改善基础液与固体粒子表面间的“润湿”性能，使粒子之间的黏结少，在零电场时不会自动凝聚，可提高粒子在基础液中的分散性；③添加稳定剂，以防止粒子的沉淀。 实验证明，适量、适宜添加剂的加入能提高ER流体的流变性能，改善液体的稳定性，常见的添加剂有水、酸、碱、盐、表面活性剂和稳定剂。在一引发电流变体中，必须加入水才能引发电流变效应。 体系温度过高会使水分蒸发，因而限制了电流变体的使用温度。另外，水分的存在还会引起介电击穿、腐蚀及功率耗散大等问题。 表面活性剂的引入正是为了提高悬浮液的稳定性，也有人认为表面活性剂在悬浮颗粒间会形成介晶胶束桥架，这样可能会提高电流变效应。另外，有人利用 一些极性液体，如乙醇、乙二醇、二甲胺、甲酰胺等来代替水作添加剂，以引发电流变效应。 1、电流变体的相关介绍 1.3电流变体的作用机理 由于电流变体的作用机理非常复杂，对电流变现象的解释目前尚没有相对成熟的理论模型，但大多数研究人员都认为ER效应的根源是粒子极化现象。 粒子极化理论(Partile polarization theory) 认为，电流变效应来源于电流变体中固体粒子间或内部的某种形式的