微观静电场强度对无溶剂纳米流体流动性作用机理的研究

无溶剂纳米流体无需溶剂，却可以产生类液体行为，使纳米粒子呈单个分散，保持了纳米粒子在光、电、磁以及力学性能方面的纳米特性，因此具有很好的工业应用前景。但已有的研究主要集中在其制备与结构的表征方面，而其流动性机理并没有从本质上进行澄清。本项目拟以不同种类和性质的纳米粒子、阳离子表面处理剂和反离子对合成产物结构的静电作用力为出发点，从微观静电场强度的角度揭示流动性机理。以碳纳米管、SiO2作为纳米粒子，设计合成不同链段和结构的单头、两头和三头季铵盐作为正离子，以有机磺酸盐、羧酸盐、氯离子作为反离子，设计合成具有不同表面结构的无溶剂纳米流体，测量其微观静电场强度和储能模量及损耗模量，确定二者之间的定量关系，阐明不同产物的固-液转变规律，探索无溶剂纳米流体微观结构和流动性之间的关系，建立链球双电层模型，揭示流动性机理，为设计合成新型的、高性能的无溶剂纳米流体提供理论依据。

无溶剂纳米流体无需溶剂，却可以产生类液体行为，使纳米粒子单分散，保持了纳米粒子在光、电、磁以及力学性能方面的纳米特性，对于其流动机理的研究将促进无溶剂纳米流体的发展及应用。本项目合成了不同链段和结构的单头、两头和三头季铵盐作为正离子，以有机磺酸盐作为反离子合成不同结构的无溶剂纳米流体，发现单头、两头季铵盐均可以合成无溶剂纳米流体，而三头季铵盐由于电性太强，无法制备无溶剂纳米流体，不能出现固-液转变现象，发现颈状层电性大小是决定无溶剂纳米流体固-液转变的一个关键因素。本项目合成了超支化聚合物以制备非离子型无溶剂纳米流体，发展了无溶剂纳米流体制备新技术。以Fe3O4纳米粒子为核，制备不同结构的颈状层无溶剂纳米流体，发现颈状层有机表面处理剂的链的长短和柔韧性是决定改性纳米体系是否具有流动性的关键因素。研究发现离子型无溶剂MWNTs纳米流体的流动过程中，缠结体表面的柔性链减小摩擦力，外层离子成为溶剂和外层离子在缠结体间的迁移，这三个因素导致了纳米流体的流动。将Fe3O4/ MWNTs磁性无溶剂纳米流体分散于环氧树脂中，在0.6T的磁场中固化，Fe3O4/ MWNTs按照首尾相接的方式定向排列于树脂体系中。将无溶剂纳米流体作为增强材料制备纳米复合材料，发现纳米粒子在树脂中单分散，能够使环氧树脂冲击强度提高190%，弯曲强度提高14%，玻璃化温度提高15度，同时使环氧树脂的固化温度降低。