[發明專利]一種高性能巨電流變彈性體及其制備和測試方法

有效

• 申請號: 202110645356.0
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113214648B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 時權;王麗娟;溫維佳;薛廠;張萌穎;巫金波
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C08L83/04
• 分類號: C08L83/04;C08K3/08;C08K9/04;C08K5/098;G01N3/08
• 代理公司: 北京華創智道知識產權代理事務所(普通合伙) 11888
• 代理人: 彭隨麗

1.一種高性能巨電流變彈性體，其特征在于，包含雙分散相電流變顆粒和導電金屬顆粒、雙連續相PDMS聚合物和硅油；所述雙分散相分散于所述雙連續相中；

所述導電金屬顆粒材質包含金和銀中任何一種或多種；和，所述導電金屬顆粒形狀包含片狀；和，所述導電金屬顆粒粒徑0.1-100μm；

包括40wt%-60wt%的所述電流變顆粒、0.1-1wt%所述導電金屬顆粒、20wt%-30wt%的所述PDMS聚合物和20wt%-30wt%的所述硅油；所述電流變顆粒包含尿素包裹的鈦氧基草酸鋇。

2.根據權利要求1所述的高性能巨電流變彈性體，其特征在于，所述導電金屬顆粒的含量為所述變彈性體總質量的0.1wt%、0.25wt%、0.5wt%、0.75wt%或1wt%。

3.根據權利要求1或2所述的高性能巨電流變彈性體，其特征在于，所述導電金屬顆粒的最優含量為所述變彈性體總質量0.5wt%。

4.根據權利要求1所述的高性能巨電流變彈性體，其特征在于，所述PDMS聚合物由PDMS預聚物和固化劑聚合而成；和/或，所述PDMS預聚物包含聚二甲基（甲基乙烯基硅氧烷）；和/或，所述PDMS預聚物粘度為25℃下4000-6500pcs；和/或，所述固化劑包含聚二甲基（甲基氫基硅氧烷）；和/或，所述PDMS預聚物同所述固化劑的使用質量配比為10:1；和/或，所述PDMS預聚物與所述硅油使用質量比為1:1。

5.根據權利要求1所述的高性能巨電流變彈性體，其特征在于，所述硅油采用的是未交聯的聚二甲基硅氧烷，和/或，所述硅油黏度為0.1-100cst；和/或，所述硅油聚合度為13-360。

6.根據權利要求3所述的高性能巨電流變彈性體，其特征在于，所述導電金屬顆粒為所述最優含量時，經5個月放置后，相對電流變效應衰減為原來的50-85%；和，所述電流變彈性體響應時間為1×10^-5-1×10^-2s；和，所述電流變彈性體受力方向與電場方向不一致時，在電場為0-3kV/mm，剪切儲能模量和未添加所述導電金屬顆粒的樣品相比提高200-1000kPa；和，所述電流變彈性體受力方向與電場方向一致時，在電場為0-2kV/mm，壓縮儲能模量和未添加所述導電金屬顆粒的樣品相比提高0.5-5MPa。

7.一種高性能巨電流變彈性體的制備方法，其特征在于，用于制備權利要求1-6任一項所述高性能巨電流變彈性體，原料組成包括電流變顆粒、導電金屬顆粒、PDMS預聚物、固化劑和硅油；包括如下步驟：

a.定量取所述PDMS預聚物、所述固化劑加入研缽進行研磨5-10min，得混合物一；所述固化劑為硅氫交聯劑；和/或，所述PDMS預聚物同所述固化劑的使用質量配比為10:1；

b.定量取所述硅油加入所述研缽中與所述混合物一研磨15-20min，得混合物二；所述硅油采用的是未交聯的聚二甲基硅氧烷，和/或，所述硅油黏度為0.1-100cst；和/或，所述硅油聚合度為13-360；

c.定量取所述電流變顆粒同所述片狀導電金屬顆粒一起加入所述研缽中與所述混合物二進行研磨30-40min，得混合物三；所述導電金屬顆粒的添加量為混合物二和所述電流變顆粒質量和的0.1-1wt%；所述電流變顆粒采用由尿素包裹的鈦氧基草酸鋇；和/或，所述PDMS預聚物及所述硅油使用質量比為1:1；

d.將所述混合物三進行1-30min去除氣泡處理后放入烘箱，在40-85℃環境下進行固化，固化時間2h-10h。

8.根據權利要求7所述的高性能巨電流變彈性體的制備方法，其特征在于，所述導電金屬顆粒的添加量為混合物二和所述電流變顆粒質量和的0.1wt%、0.25wt%、0.5wt%、0.75wt%或1wt%；和/或，所述導電金屬顆粒粒徑0.1-100μm。

9.一種高性能巨電流變彈性體的壓縮模量檢測方法，其特征在于，用于權利要求1所述高性能巨電流變彈性體或權利要求7或8任一項所述方法制備的高性能巨電流變彈性體檢測，包括如下的步驟：

s1.將所述電流變彈性體置于力學試驗機的兩個壓縮測量模具的夾層中，所述電流變彈性體上下方的模具接正負導線，作為所述樣品施加電流電極；

s2.設置測試頻率0.01-100Hz，測試循環次數5-100次，厚度為h的樣品，將最適壓縮距離設置為a×h；以b×h作為壓縮距離進行不同梯度的實驗，在所述模具下壓至所述樣品產生明顯的變形時，測量所述變形量得到最適下壓距離a×h=b×h；所述b為0-1之間任一實數；

s3.先對彈性體進行預壓，待測試設備示數明顯的波動，則測試載荷與所述測試樣品緊密相接觸，依次測試無電場情況下和不同電流下變彈性體壓縮模量的變化。