纳米SiO2/聚乙二醇复合体系剪切增稠特性与机制

摘要：

为分析纳米固体颗粒在剪切增稠液体(STF)稠化过程中的影响及其在中低速稳态剪切和高速动态冲击环境下发挥的作用,以纳米SiO2和聚乙二醇(PEG 200)作为分散相和连续相,以不同含量的纳米石墨和纳米金刚石颗粒为添加剂,制备STF.研究样品的摩擦系数曲线和不同温度下的流变特性,以临界剪切速率、稠化区间长度和增稠比为指标依托,分析不同温度环境和不同纳米固体添加剂含量下剪切增稠机制的变化.并通过分离式霍普金森压杆(SHPB)实验探究瞬态高速冲击条件下STF的力学响应.流变特性实验结果表明:高温环境下分子间排斥力增强,粒子簇的形成需更强的分子间动力接触,因此稠化区间长度延长.纳米金刚石颗粒加强了粒子簇之间的接触耦合力和接触概率,使体系最大黏度达1679 Pa·s,增稠比值高达318倍,提升了STF的流变特性.SHPB实验的结果表明:在受到瞬时冲击后,STF可在50～75μs时间范围内完成动态响应,最大应力可达78 MPa.子弹的入射动能不仅会转变为热能和固液转换的相变能,还能转变为颗粒间的摩擦能.因此,通过改变固体添加剂的参数,能有效控制STF的力学特性和增稠效果,从而制备出适合不同领域应用的STF.

关键词：剪切增稠液体、流变特性、抗冲击特性、剪切增稠机制、纳米颗粒

所属期刊栏目：39

分类号：TB381(工程材料学)

资助基金：国家自然科学基金51605490

在线出版日期：2022-04-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：1725-1738