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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