氧化钛基一维新型电流变材料的可控制备及其在电场中的动态行为研究

巨电流变液的出现使电流变技术应用于工业成为可能，但要推向实际应用仍然面临很多困难，特别在初始粘度、抗剪切能力等方面还存在较突出的问题。把一维纳米介电材料引入巨电流变液中，为解决屈服强度与初始粘度之间矛盾，提高电流变效率，促进电流变液的实用化提供了一种有效的途径。本项目采用一维晶态纳米粒子为模板，通过合成参数控制氧化钛介电材料在模板表面的吸附、生长过程，实现一维氧化钛基巨电流变材料的可重复、可控合成及活性的调制；然后以这种一维纳米材料制备的巨电流变液为研究体系，进一步探讨低维度下介电颗粒结构、动态介电性质变化对流变行为的影响，揭示电流变液宏观性能与微观结构之间的联系，深入理解巨电流变效应机制。本研究有望为设计制备具有实用价值的巨电流变液提供科学依据。

本项目以设计新颖的各向异性非晶电流变材料、阐明其巨电流变效应作用机制为目标，发展并完善一维巨电流变材料的可控制备方法，系统研究微观结构与宏观性能间的基本规律。具体研究内容包括：非各向同性新型电流变材料的设计与制备，电流变液性能表征与动态行为分析，颗粒介电性能、尺寸、形貌等对电流变液的切变模量、屈服强度、初始粘度等的影响，决定零场粘度的因素等。获得棒状、纺锤状Ca-Ti-O微/纳米颗粒，由这种一维材料制得的电流变液的零场屈服应力小于5 Pa，高场（5 kV/mm）屈服应力大于50 kPa，电流变效率达到13,000，比常规巨电流变液的效率提高2个数量级，极大地拓宽了巨电流变技术的实际应用范围。相关研究处于国际领先水平，且具有自主知识产权。. 本项目把电流变材料领域拓展到一维介电材料，极大的丰富了电流变液的研究内容，更为一维介电材料性质的研究提供新的方法，使研究者能以一个新的视点观察一维介电材料。项目研究为电流变材料的设计及制备提供了有力的实验和技术依据，有利于指导研制出实用型电流变液，是电流变液走向实用化研究的重要一环。到2013年底，发表SCI收录科技论文15篇，获授权发明专利 9项（另有4项在审理中），培养博士研究生2名，硕士研究生2名，博士后1名。