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| 高级液压培训班：电流变液材料的组成 |
| 信息发布：中科智谷 发布时间：2019/2/13 |
电流变液材料的组成
电流变液材料通常由低介电常数的绝缘基础液、电敏物质添加剂和可在电场中产生极化的固体粒子三部分组成。
1）绝缘基础液
绝缘基础液主要影响电流变液的沉降性和其零电场下的黏度，目前，常用的基础液有硅油、食用油、煤油、矿物油和氯化石蜡等。
对绝缘基础液的要求是：高的电阻和低的电导率，即绝缘性良好的液体，能耐高压；高的沸点和低的凝固点，在一般工作温度下不挥发；低的黏度，以便使电流变流体在无电场作用时有良好的流动性；密度尽可能大，并与分散相的固体粒子相匹配，以避免沉淀；具有高的化学稳定性；显著的疏水性；无毒，价廉。
2）添加剂
常用的添加剂有水、酸、碱、盐类物质和表面活性剂等。在很多情况下，水的存在能促进和加强ER 流体的电流变效应。除水以外，其它的极性液体对电流变效应也有很强的促进作用，如乙醇、乙二醇、二甲基胺等。添加剂中常用的还有表面活性剂，表面活性剂具有增溶、润湿、渗透以及分散和絮凝作用。表面活性剂除了对电流变效应有促进作用外，还能增强悬浮液的稳定性。添加剂中的另一类为稳定剂，稳定剂的作用是增加悬浮粒子的稳定性或产生粒子间胶态的分子团桥，能使粒子不沉淀又不絮凝，使流体处于一种凝胶态。
3）固体粒子
固体粒子材料的性能决定电流变性能的强弱，是电流变液的关键组成部分，常用的固体粒子材料有无机化合物材料、有机高分子材料和复合材料等。
（1）无机化合物材料
自从Window（温斯洛）在1947 年发现电流变效应以来，无机材料一直是研究较多的一类。无机材料基本上都是离子型的金属和非金属化合物。用无机化合物作成的固体粒子可分作两类，即金属的氧化物和金属盐类的无机化合物，包括二氧化硅、二氧化锡、二氧化钛、氯化亚铁、三氧化二铝、氧化亚铜、石灰石、钛酸钡、钛酸钙等。
（2）有机高分子材料
有机高分子材料近几年发展较快。它的最大优点是密度小，质地软，可有效解决电流变液的沉降和材料对器件的磨损问题。同时，高分子种类丰富，其分子结构容易改性设计，从而能获得理想的电流变液。目前，用于电流变液的高分子材料主要有两类：第一类具有大π键共扼型的电子结构，这类高分子材料大多数为有机半导体类的高分子化合物；第二类是在大分子长链上含有极易被极化的极性基团，主要是电解质
高分子材料。
（3）复合材料
复合材料粒子一般由两种或两种以上不同性质的材料组成。其典型结构为核/壳结构：以导电或半导电材料做成的内核—导电层，以绝缘材料做成的外壳—绝缘层或控制层。导电层的作用主要是使复合粒子有良好的极化能力，即应使粒子在电场作用下能够迅速地极化。一般导电层均由导电性能良好的材料做成，
如铜、银、铝、石墨、硅和锗等。绝缘层或控制层是覆盖在导电层外的一层薄膜，其功能是控制和束缚导电层极化后的电荷不致逸散，同时控制两相邻复合粒子极化后电荷的相互作用。此外，也控制着粒子与基础之间的相互作用。作为一种绝缘体，绝缘层的材料要有高的电阻和高的电击穿强度，或低的电导率。
用于电流变液的绝缘材料有二氧化钛、二氧化硅、四甲基正硅氧烷、四乙基正硅氧烷等。对固体粒子的普遍要求是：有较高的相对介电常数和较强的极性；与基础液相适应的比重，以防止沉淀；适当的粒子大小，一般为1~100μm；合理的粒子形状，目前粒子可以是圆形、椭圆形、针状或纤维状；无毒、耐磨、性能稳定。 |
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