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上篇 电流变材料3

第1章 电流变液与电流变效应3

1.1软物质3

1.1.1基本概念3

1.1.2软物质的驱动力与自组织特征3

1.1.3软物质结构与行为关系4

1.2电流变液4

1.3电流变机理6

1.3.1极化模型6

1.3.2双电层模型9

1.3.3水桥模型9

1.4电流变液的分类与组成11

1.4.1两相电流变液11

1.4.2均相电流变液23

1.5电流变液性能及其评价25

1.5.1流变学性能25

1.5.2电学性能28

1.5.3响应时间29

1.5.4稳定性29

1.5.5性能评价31

1.6电流变液性能影响因素31

1.6.1电流变材料32

1.6.2外场36

1.7电流变液的应用40

1.7.1流变学性能应用40

1.7.2其他应用42

参考文献43

第2章 无机电流变材料设计、制备与性能58

2.1仿细胞结构模型与三参数介电设计58

2.2稀土掺杂TiO2电流变材料59

2.2.1溶胶-凝胶制备59

2.2.2电流变液配制与流变学性能61

2.2.3介电分析65

2.3铬掺杂二氧化钛电流变材料69

2.3.1 Cr-TiO2的制备与结构69

2.3.2 Cr-TiO2的电流变性能72

2.3.3微观结构75

2.3.4介电和电导性质76

2.4稀土掺杂钛酸钡电流变材料78

2.4.1溶胶-凝胶制备78

2.4.2电流变行为81

2.4.3微观结构与电学性质82

2.5介孔稀土掺杂TiO2电流变材料84

2.5.1低温水热法制备与性能84

2.5.2蒸发诱导自组装制备与性能91

2.6介孔Cr掺杂TiO2电流变材料96

参考文献107

第3章 蒙脱土基纳米复合电流变材料112

3.1引言112

3.1.1蒙脱土结构与性质113

3.1.2蒙脱土基纳米复合电流变材料的设计114

3.2聚苯胺及其衍生物/蒙脱土纳米复合电流变材料115

3.2.1形成机理和制备方法115

3.2.2聚苯胺/蒙脱土电流变材料118

3.2.3聚N-甲基苯胺/蒙脱土电流变材料124

3.2.4聚邻苯二胺/蒙脱土电流变材料129

3.2.5性能对比135

3.3蒙脱土/氧化钛复合颗粒137

3.3.1蒙脱土/氧化钛复合颗粒制备与结构137

3.3.2流变学性能141

3.3.3介电性质147

参考文献149

第4章 高岭土基纳米复合电流变材料153

4.1高岭土基电流变材料设计153

4.1.1高岭土结构与性质153

4.1.2高岭土基电流变材料154

4.2极性小分子插层高岭土电流变材料155

4.2.1高岭土层间化合物制备155

4.2.2二甲基亚砜插层高岭土材料156

4.3极性大分子/高岭土电流变材料160

4.3.1淀粉衍生物/高岭土160

4.3.2三元复合电流变材料168

4.4包覆型高岭土/二氧化钛电流变材料174

4.4.1高岭土/二氧化钛174

4.4.2二甲基亚砜插层高岭土/二氧化钛178

4.4.3微纳结构复合电流变颗粒184

参考文献191

第5章 环糊精及其衍生物电流变材料194

5.1引言194

5.2环糊精聚合物的结构195

5.2.1线形聚合物196

5.2.2交联聚合物198

5.2.3固载化聚合物200

5.2.4聚合物包合物201

5.2.5有机-无机杂化聚合物202

5.3.β-环糊精包结物电流变材料203

5.3.1 β-环糊精聚合物/1-（2-吡啶偶氮-2-萘酚超分子配合物203

5.3.2β-环糊精聚合物/3-羟基-2-禁甲酸超分子配合物212

5.4 环糊精淀粉类树脂电流变材料222

5.4.1 β-环糊精淀粉树脂222

5.4.2超分子配合物228

5.5β-环糊精聚合物材料的分子调控特点239

5.5.1主体分子结构调节239

5.5.2客体分子结构调节240

5.5.3超分子配合物分子结构调节241

参考文献243

第6章 纳米电流变材料248

6.1引言248

6.2高聚糖与无机氧化物杂化材料248

6.3极性分子修饰的纳米电流变材料251

6.3.1表面活性剂改性纳米氧化钛252

6.3.2丙烯酰胺/表面活性剂改性纳米氧化钛262

6.3.3离子改性纳米氧化钛265

6.4氧化钛有机溶胶材料267

6.4.1制备268

6.4.2萃取机理与表面活性剂的影响268

6.4.3电流变效应270

6.5超细氧化钛油基纳米流体271

6.5.1制备272

6.5.2电流变效应273

6.6一维纳米电流变材料274

6.6.1无机钛酸盐纳米管275

6.6.2聚苯胺纳米管283

6.7纳米海胆状电流变材料299

6.7.1制备299

6.7.2结构特征300

6.7.3电流变性能304

6.7.4介电性质和微观结构312

参考文献314

第7章 含碳电流变材料320

7.1引言320

7.2多孔碳质电流变材料320

7.2.1分级多孔碳颗粒制备320

7.2.2淀粉基本性质与分级多孔碳321

7.2.3润湿性325

7.2.4电流变液配制326

7.2.5介电性能327

7.2.6电流变性能328

7.3含碳纳米管电流变材料331

7.3.1 N-CT制备332

7.3.2 N-CT结构332

7.3.3 N-CT悬浮液流变特性336

7.3.4 N-CT悬浮液介电性能338

7.3.5 N-CT悬浮液分散稳定性340

7.3.6温度稳定性340

7.4基于超材料模型的含碳电流变材料341

7.4.1材料制备341

7.4.2生成机理342

7.4.3结构分析343

7.4.4电流变性能345

7.4.5介电分析348

参考文献349

中篇 电场响应凝胶355

第8章 电流变弹性体355

8.1引言355

8.2电流变弹性体的组成355

8.2.1基体材料356

8.2.2分散粒子357

8.3电流变弹性体性能及其影响因素358

8.3.1电场强度影响358

8.3.2电场频率影响359

8.3.3分散颗粒影响359

8.3.4基体影响360

8.4电流变弹性体举例360

8.4.1钛酸钡/明胶电流变弹性体361

8.4.2淀粉/甘油/明胶水凝胶复合弹性体364

8.5含有电流变液的电流变弹性体367

8.5.1淀粉/硅油/硅橡胶弹性体367

8.5.2淀粉/变压器油/硅橡胶弹性体371

参考文献375

第9章 电刺激水凝胶379

9.1引言379

9.2研究概况380

9.3溶胀、收缩和弯曲响应382

9.4形变机理383

9.4.1非接触电场作用下的弯曲理论383

9.4.2接触电场作用下体积相转变理论390

9.5举例391

9.5.1明胶基水凝胶391

9.5.2海藻酸钙凝胶396

9.5.3明胶-海藻酸钠半互穿网络405

9.6应用410

9.6.1化学阀410

9.6.2药物控制释放411

9.6.3化学机械系统和人工肌肉413

9.6.4调光材料415

9.6.5其他用途415

9.7存在问题416

参考文献416

下篇 电场调控物理性能425

第10章 电流变液/压电材料复合的自耦合器件425

10.1引言425

10.2电流变液/压电材料复合的智能器件426

10.2.1自耦合阻尼器工作原理426

10.2.2第一代自耦合阻尼器426

10.2.3第二代自耦合智能器件433

参考文献443

第11章 电流变液的可调控声学性能446

11.1引言446

11.2柔性复合夹层声透射行为446

11.2.1柔性薄层结构与实验446

11.2.2柔性薄层声共振模型455

11.3单面栅形电极薄层声响应行为465

11.3.1单面栅形电极薄层结构与实验465

11.3.2理论分析470

11.4声-电场交互作用下纳米电流变胶响应行为472

11.4.1样品制备与实验473

11.4.2理论分析476

参考文献478

第12章 电场调控电流变液的微波性能480

12.1引言480

12.2微波在电流变液中透射理论模型480

12.2.1无外电场情况481

12.2.2加电场情况485

12.3电流变液中透射率实验488

12.3.1淀粉电流变液微波透射调控488

12.3.2钛酸钡电流变液微波透射488

12.4微波反射可调控性496

12.5电流变液与微波相互作用的频率选择特征497

12.6电流变液对微波左手超材料的调控499

12.6.1电流变液调谐负磁导率材料499

12.6.2电流变液对树枝状左手材料通带调谐502

12.6.3连通树枝状结构左手材料的电流变液调控504

参考文献507

第13章 电流变液的可调控光学性能511

13.1引言511

13.2电流变液的光学透射、反射和衍射511

13.2.1光透射511

13.2.2光散射513

13.2.3光衍射513

13.2.4微乳液电致激光衍射514

13.3电流变液的电致双折射516

13.4电流变液的电致旋光517

13.4.1理论模型517

13.4.2实验证实524

13.5微乳液电致旋光531

13.5.1电致微乳液旋光的机理531

13.5.2电致微乳液旋光实验533

参考文献536

第14章 电子墨水540

14.1引言540

14.2电子墨水组成542

14.2.1分散相——电泳颗粒542

14.2.2分散介质543

14.2.3染料543

14.2.4电荷控制剂544

14.2.5稳定剂544

14.2.6柔性基材545

14.3电子墨水制备及性能546

14.3.1红色电子墨水546

14.3.2绿色电子墨水微胶囊552

14.3.3蓝色电子墨水的制备及性能561

14.4纳胶囊化电子墨水574

14.4.1纳米胶囊制备方法574

14.4.2细乳液聚合法制备电子墨水纳胶囊576

14.5存在问题585

参考文献587

附录591