纳米氧化锆和氧化硅混合体系剪切增稠液的流变性能

作     者：魏明海 孙丽 张春巍 齐佩佩 朱洁 WEI Minghai;SUN Li;ZHANG Chunwei;QI Peipei;ZHU Jie

作者机构：大连理工大学土木工程学院 沈阳建筑大学土木工程学院 青岛理工大学土木工程学院 

出 版 物：《材料导报》 (Materials Reports)

年 卷 期：2019年第33卷第12期

页      面：1969-1974页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(51578347 51608335) 中国博士后基金(2016M591432)~~ 

主　　题：剪切增稠液体 二氧化锆 二氧化硅 储能模量 耗能模量 

摘      要：剪切增稠液体（STF）是由微纳米颗粒均匀分散在某种分散剂中形成的一种新型纳米复合材料,当外界能量迫使其剪切速率超过某一定值后,STF粘度将非线性瞬时增大,表现出优异的耗能能力,从而起到缓冲、减振作用。本实验通过超声波技术和机械搅拌法制备不同质量分数配合比的纳米氧化锆（ZrO;）/氧化硅（SiO;）混合体系的剪切增稠液体（ZrO;/SiO;-STF）,详细研究了ZrO;纳米颗粒对硅基剪切增稠液流变行为的影响。首先利用扫描电镜、X射线衍射仪以及能谱仪对纳米SiO;和ZrO;及ZrO;/SiO;粉末进行微观表征;然后利用旋转流变仪分别研究ZrO;的质量分数对纳米ZrO;/SiO;-STF稳态和动态流变性能的影响。微观研究表明,ZrO;/SiO;颗粒间具有显著的团聚效应;流变测试表明ZrO;/SiO;-STF体系具有显著的剪切增稠效应和剪切稀化行为,但不同颗粒间影响机制不同导致两种行为并不随着ZrO;质量分数的增加而增加。进一步研究表明,当纳米ZrO;质量分数为12%时,ZrO;/SiO;-STF体系的性能达到最优,此时,该体系不仅具有明显的剪切稀化行为,而且临界剪切增稠速率相对较小,表观粘度峰值较大。因此,所制备的ZrO;/SiO;-STF可为自适应结构提供更加有效的时变阻尼和刚度。