電流變液（electrorheological fluids）作爲一類能(néng)夠通過(guò)外電場控制軟硬程度的膠體，在減震降噪、機械傳動、自動控制等諸多領域有著(zhe)廣闊的應用前景，被(bèi)認爲是“使工業和技術的若幹部門出現革命化變革”的智能(néng)材料。甯波材料所微納功能(néng)材料與應用團隊圍繞钛氧基電流變材料開(kāi)展系統的研究，研制出高屈服強度、高電流變效率、低使用電壓等多個系列的新型電流變液。

　　目前，電流變液的靜态屈服應力已基本滿足工程應用的需求，但動态剪切應力仍然較低，當應變或者剪切速率超過(guò)屈服點時就會變得不穩定，并出現明顯下滑。在實際應用中，動态剪應力比靜态屈服應力更爲重要，前者反映電流變液在整個剪切範圍内的應力，而後(hòu)者對(duì)應電流變液開(kāi)始流動瞬間的應力，不能(néng)體現出材料在整個區間内的工作狀态。近期，該團隊合成(chéng)出一種(zhǒng)銀耳狀錫钛氧基混合物（W-TTO）顆粒，該顆粒由5-10nm厚的納米片層相互交聯構成(chéng)，并且彼此連接形成(chéng)複雜的三維褶皺結構。基于W-TTO顆粒制備的電流變液具有優異的電流變性能(néng)，在4kV/mm電場強度下靜态屈服應力可以達到88kPa，動态剪切應力超過(guò)40kPa，且在0-100速率範圍内保持穩定。研究表明，剪切應力出現大幅下降的主要原因在于剪切速率較高時，顆粒形成(chéng)的鏈狀結構在旋轉運動産生的離心力的作用下遷移到電極的邊緣，導緻電極闆間固含量降低。電流變液固含量越高，這(zhè)種(zhǒng)現象越爲明顯。由于W-TTO顆粒具有3D褶皺結構及表面(miàn)包覆草酸氧钛層，矽油能(néng)夠在顆粒上充分鋪展，形成(chéng)超薄矽油膜。矽油分子鏈中的氧原子與顆粒表面(miàn)的羧基基團形成(chéng)氫鍵網絡，使得W-TTO顆粒被(bèi)矽油緊緊“抓住”，阻止它們在離心力作用下向(xiàng)電極邊緣遷移。該工作爲高性能(néng)電流變材料的設計提供了一種(zhǒng)新的策略，有望解決長(cháng)期存在的動态剪切應力穩定性差的問題。

　　上述研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委、中科院青年創新促進(jìn)會、甯波市創新團隊的支持，發(fā)表論文多篇（ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10, 6785-6792; NPG Asia Mater., 2016, 8, e322；J. Mater. Chem. C, 2014, 2, 5629-5635; Smart Mater. Struct., 2014, 23, 075005等），并申請國(guó)家發(fā)明專利多項（201710032603.3，201410201572.6，201210190760.4，200910099359.8等）。

　　（納米事(shì)業部 張磊 程昱川）