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

来源：材料导报, 2019, 33(12): 1969-1974.

DOI：10.11896/cldb.18050019

• 剪切增稠液体
• 二氧化锆
• 二氧化硅
• 储能模量
• 耗能模量

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(ZrO2)/氧化硅(SiO2)混合体系的剪切增稠液体(ZrO2/SiO2-STF),详细研究了ZrO2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SiO2和ZrO2及ZrO2/SiO2粉末进行微观表征;然后利用旋转流变仪分别研究ZrO2的质量分数对纳米ZrO2/SiO2-STF稳态和动态流变性能的影响。微观研究表明,ZrO2/SiO2颗粒间具有显著的团聚效应;流变测试表明ZrO2/SiO2-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ZrO2质量分数的增加而增加。进一步研究表明,当纳米ZrO2质量分数为12%时,ZrO2/SiO2-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ZrO2/SiO2-STF可为自适应结构提供更加有效的时变阻尼和刚度。

• 单位
  大连理工大学; 青岛理工大学; 土木工程学院; 沈阳建筑大学