CN110055125B - 一种各向异性的ts-1分子筛/氧化钛纳米核壳型复合材料电流变液及其制备方法 - Google Patents

一种各向异性的ts-1分子筛/氧化钛纳米核壳型复合材料电流变液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种各向异性的TS‑1分子筛/氧化钛纳米核壳型复合颗粒电流变液材料及其制备方法，该电流变液的分散相是纳米级TS‑1分子筛与包裹其上的氧化钛纳米颗粒复合而成的核壳型纳米复合颗粒，连续相为二甲基硅油；采用两步法来制备，其制备工艺是先采用水热制备出大小均匀的TS‑1分子筛纳米粒子，再利用改性的溶胶凝胶法包覆上纳米氧化钛，从而得到各向异性且大小均一的小尺寸多面体型TS‑1分子筛/氧化钛纳米复合材料。所得到的各向异性的TS‑1分子筛/氧化钛核壳型纳米复合材料，大小均匀，晶粒尺寸较小。同时，该材料与甲基硅油所配成的电流变液具有优良的特性，如极强的电流变效应、化学稳定性好、抗沉降性优异等。附图显示TS‑1分子筛/氧化钛纳米复合材料电流变液在不同电场强度下其剪切应力与剪切速率的关系。

Description

一种各向异性的TS-1分子筛/氧化钛纳米核壳型复合材料电 流变液及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电流变液材料及其制备方法，具体涉及一种各向异性的TS-1分子筛/氧化钛纳米核壳型复合材料电流变液及其制备方法。
背景技术
电流变液简称ER液体或ER流体，它是一种可以在瞬时条件下发生固液相之间相互转换的智能材料，具有两相或两相以上的悬浮液。因具有连续可逆、响应时间极短，对电信号十分灵敏等优点，而被认为是一种应用前景广泛的新型材料，在汽车工程、船舶工程、机电一体化、机械传动、医学研究等领域尤为突出。在通常条件下，电流变液是由具有高介电常数的极化颗粒均匀分散在绝缘液体中而形成的一种悬浮液体。当对电流变液施加高压电场时，它就会瞬时产生显著的液固相变，并且这一现象随着外加电场的变化而发生急剧变化。但是，温度效应太差而导致的工作温度区间狭窄，屈服应力低以及颗粒的沉降等问题，使得电流变颗粒在使用的过程常常出现许多问题，从而导致电流变液在许多方面没有达到理想的效果。作为一种可极化颗粒，电流变颗粒在电场作用下会产生极化并且相互吸引，从而会跨越电极之间的间隙而发生迁徙移，形成纤维状链，进一步形成了沿电场方向排列的柱状结构，因此在剪切作用下具有抗剪切的性能，类似于固体的性质。固体极化颗粒的性质往往决定着电流变液性能的好坏，是电流变液的重要组成部分。微米颗粒电流变液的最大的应用阻碍来自于其较差的抗沉降性能；而纳米颗粒电流变液由于其较高的力学值和良好的抗沉降性能受到了越来越多的关注。因此，在纳米结构上修饰的纳米结构能够得到一种纳米/纳米包覆结构材料，相比于微米颗粒来说有着更强的流变性能，产生一加一大于二的效果，所得电流变液的力学及剪切性能也比微米颗粒电流变液有了较大提高。
在众多电流变材料中，二氧化钛(TiO2)被认为是一种极具潜力的电流变分散相材料，具有很多优良性能，比如高的介电常数，制备方法简便多样，无毒环保等，然而，由于纯的二氧化钛具有较低的电导率和较弱的极化特性，因此纯二氧化钛的电流变效应并不明显。最近几年，一些研究人员常采用使用一些有效的掺杂方法或对二氧化钛表面改性来提高它的极化特性，从而提高电流变效应。
传统沸石分子筛通常为微米级，即>300nm。钛硅(TS-1)分子筛具有MFI拓扑结构，且粒子尺寸较小，最大约为80nm，在许多有机化合物合成的氧化反应中展现出良好的活性。本发明的目的是提供一种钛硅分子筛/氧化钛纳米核壳结构电流变材料，该材料配制的电流变液具有较高的剪切应力值，较快的响应速率，以及优良的抗沉降性能，性能相比微米颗粒及纳米颗粒电流变液都有较大提高。
发明目的和内容
本发明的目的是提供一种各向异性的硅钛(TS-1)分子筛/氧化钛纳米核壳型电流变液材料，其分散相是各向异性的的多面体型TS-1分子筛与包裹其上的氧化钛纳米颗粒复合而成的核壳型纳米复合颗粒，连续相为二甲基硅油。
本发明的目的还在于提供一种制备各向异性的TS-1分子筛/氧化钛纳米核壳型复合材料的方法，该方法所得纳米复合材料是由各向异性的多面体型TS-1分子筛与包裹其上的氧化钛纳米颗粒复合而成的核壳型纳米复合颗粒，采用两步法来制备。两步法具体包括原位水热法和改性的溶胶凝胶法。其制备工艺是先采用水热法制备出小尺寸多面体型TS-1分子筛纳米颗粒，再利用改性的溶胶凝胶法制备出包裹其上的氧化钛，从而制备出各向异性的TS-1分子筛/氧化钛纳米复合材料。各向异性的TS-1分子筛/氧化钛纳米复合材料结合了各向异性和核壳结构的双重优点，兼具纳米颗粒的优势，改善了材料的性能，从而使该材料的综合性能，尤其是电流变性能得到优化。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明所制得电流变液，其分散相是各向异性的TS-1分子筛纳米颗粒与包裹其上的氧化钛纳米颗粒复合而成的包覆型纳米复合颗粒，连续相为二甲基硅油。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明所制得电流变液，其分散相是各向异性的的多面体型TS-1分子筛与包裹其上的氧化钛纳米颗粒复合而成的核壳型纳米复合颗粒，连续相为二甲基硅油。
上述TS-1分子筛前驱体是采用水热法制备的，其制备过程如下：
(1)硅钛分子筛的投料比按照如下方案：0.05TiO2:1.00SiO2:0.40TPAOH:0.20H2O2:20.00H2O。将25.58g四丙基氢氧化铵(25wt％)稀释在28.30g去离子水中，然后加入正硅酸乙酯(99.8wt.％)。所得混合物在75-80℃的水浴中加热，剧烈搅拌约1小时。加入5-10mL水来补偿蒸发部分，得到澄清的溶液并冷却至室温。
(2)加将0.94g的Ti(SO4)2溶解在7.2g的H2O2(30wt％)中制备溶液。然后将得到的均质凝胶转移到高压釜中，在120℃高温下加热24h。合成产物经离心分离出母液A，回收母液A以待备用。
(3)重复(1)和(2)，但合成凝胶制备过程中所需的水被21.26g回收的母液A所取代。用去离子水反复离心洗涤，洗涤时，在DI水中加入适量的氯化氢溶液，使混合物的pH值调为1.0，然后离心，得到纳米级的TS-1沸石。
TS-1分子筛/氧化钛纳米复合材料及其电流变液采用如下方法制备：
(1)在250mL高筒烧杯中加入150mL的无水乙醇，1.5mL的去离子水，得到混合溶液A，搅拌10min。
(2)称取0.4TS-1分子筛纳米颗粒，溶解到混合溶液A中，超声10min，加入1mL TBT，搅拌24h。
(3)将反应后得到的悬浮液用无水乙醇进行三次离心洗涤，产品于60℃下干燥过夜。
(4)将该样品与二甲基硅油按一定比例配制成电流变液。
本发明采用两步法工艺，依次为水热法和溶胶凝胶法相结合的制备方法。以钛酸四丁酯、正硅酸乙酯等为原料，制备各向异性的氧化钛/聚苯胺纳米核壳型复合颗粒。制备的原理是先采用水热法制备出小尺寸的TS-1分子筛，再利用溶胶凝胶法制备出各向异性的多面体型氧化钛包覆TS-1分子筛颗粒，从而得到各向异性的TS-1/氧化钛纳米复合材料。
本发明与现有技术相比，具有以下显著的技术优点：
1、本发明制备方法采用水热法和溶胶凝胶法相结合的制备工艺。所得TS-1分子筛具有多面体颗粒状各向异性的形貌，再由氧化钛纳米颗粒复合形成核壳型纳米复合颗粒，制备的纳米复合颗粒具有明显的核壳结构，因而综合了多面体各向异性结构与核壳型包覆结构的双重优点，具有独特性。且TS-1分子筛的颗粒尺寸较小，不足100纳米，即使包覆上氧化钛也是尺寸非常小的纳米级颗粒，不仅可以降低材料的密度，提高电流变液的抗沉降性，而且纳米结构可以增加材料的表面和界面面积，大幅改善介电性能，从而根本上提高电流变效应。
2、由该材料与甲基硅油配制的电流变液既具有高的力学值，宽的工作温区和较好的抗沉降性，又降低了电流变液的成本，反应过程易于控制，无毒无害，对设备无特殊要求。充分发挥了复合材料的特长，是一种综合性能优良的电流变材料。制备工艺简单，原料易得，组分与性能易于控制，产品无毒无害，易于工业化生产和广泛应用。
附图说明
图1 TS-1分子筛的扫描电镜图片
图2 TS-1分子筛的XRD图谱
图3以1mLTBT进行包覆后制备出的TS-1分子筛/氧化钛纳米复合材料的扫描电镜图片
图4以1mLTBT进行包覆后制备出的TS-1分子筛/氧化钛纳米复合材料的透射电镜图片
图5以1mLTBT进行包覆后制备出的TS-1分子筛/氧化钛纳米复合材料的XRD图谱
图6以1mLTBT进行包覆后制备出的TS-1分子筛/氧化钛纳米复合颗粒制备出的电流变液在不同电场强度下剪切强度与剪切速率的关系图
图7以2mLTBT进行包覆，CTAB做表面活性剂制备出的TS-1分子筛/氧化钛纳米复合材料的扫描电镜图片
图8以2mLTBT进行包覆，CTAB做表面活性剂制备出的TS-1分子筛/氧化钛纳米复合材料的透射电镜图片
图9以2mLTBT进行包覆，CTAB做表面活性剂制备出的TS-1分子筛/氧化钛纳米复合材料的XRD图谱
图10以2mLTBT进行包覆，CTAB做表面活性剂制备出的TS-1分子筛/氧化钛纳米复合颗粒制备出的电流变液在不同电场强度下剪切强度与剪切速率的关系图
图11以2mLTBT进行包覆后制备出的TS-1分子筛/氧化钛纳米复合材料的扫描电镜图片
图12以2mLTBT进行包覆后制备出的TS-1分子筛/氧化钛纳米复合材料的透射电镜图片
图13以2mLTBT进行包覆后制备出的TS-1分子筛/氧化钛纳米复合材料的XRD图谱
图14以2mLTBT进行包覆后制备出的TS-1分子筛/氧化钛纳米复合颗粒制备出的电流变在不同电场强度下剪切强度与剪切速率的关系图
具体实施方式
实施例一(纯TS-1分子筛纳米颗粒的制备)：
硅钛分子筛的投料比按照如下方案：0.05TiO2:1.00SiO2:0.40TPAOH:0.20H2O2:20.00H2O.。将25.58g四丙基氢氧化铵(TPAOH，25wt％)稀释在28.30g去离子水中，然后加入正硅酸乙酯(99.8wt.％)。所得混合物在75-80℃的水浴中加热，剧烈搅拌约1小时。加入5-10mL水来补偿蒸发部分，得到澄清的溶液并冷却至室温。将0.94g的Ti(SO4)2溶解在7.2g的H2O2(30wt％)中制备溶液。然后将得到的均质凝胶转移到高压釜中，在120℃高温下加热24h。合成产物经离心分离出母液A，回收母液A以待备用。重复以上步骤，但合成凝胶制备过程中所需的水被21.26g回收的母液A所取代。用去离子水反复离心洗涤，洗涤时，在DI水中加入适量的氯化氢溶液，使混合物的pH值调为1.0，然后离心，得到纳米级的TS-1分子筛。
通过水热法制备的多面体型TS-1分子筛的扫描电镜如图1所示。从图1可以看出，所得到的TS-1分子筛是多面体型的，表面较为粗糙，颗粒较小，直径约为80nm，属于纳米级，形状为各向异性的多面体。TS-1的XRD谱图如附图2所示，可以看出其峰的强度很明显，符合钛硅分子筛的衍射峰。
实施例二(TS-1分子筛/氧化钛纳米复合粒子①及其电流变液的制备)：
在250mL高筒烧杯中加入150mL的无水乙醇，1.5mL的去离子水，得到混合溶液A，搅拌10min。称取0.4g硅钛分子筛，溶解到混合溶液A中，超声10min，加入1mL TBT，搅拌24h。将反应后得到的悬浮液用无水乙醇进行三次离心洗涤，产品于60℃下干燥过夜。将该样品与二甲基硅油按重量比10w％配制成电流变液。
通过溶胶凝胶法制备的TS-1分子筛/氧化钛纳米复合材料①的扫描电镜图如附图3所示，透射电镜图如附图4所示，从图3中可以看出TS-1颗粒上包覆了一层纳米TiO2层，粒子的形貌均一稳定，分散均匀，粒径大约在100nm左右。从图4中可以很明显的看出包覆的核壳结构，包覆层的厚度在5-10nm，从侧面说明了TiO2的包覆成功。包覆上TiO2使得TS-1分子筛的衍射峰的强度降低,如附图5所示，未发现锐钛矿或者金红石相的TiO2衍射峰，说明作为包覆层的TiO2纳米颗粒主要为无定形结构。使用电流变测试仪对样品在施加不同外部电场作用下的电流变性能进行测试，得到剪切应力与剪切速率的关系如附图6，从流变曲线中可以看出，在未加电场的情况下，剪切应力随着剪切速率线性增大，斜率大约为1，电流变液表现出典型的牛顿流体特性；施加电场后，剪切应力在外加电场的作用下急剧增大，尤其是在低剪切速率范围内，表现出类似宾汉姆流体的特性。附图6表明通过水热法结合溶胶凝胶法制备的TS-1/氧化钛纳米复合材料的电流变效应很强，在电压达到3kV时剪切强度超过了200Pa。出现了明显的平台区，另外，电流变效率是一个直观的表示剪切应力在不同电场作用下增长幅度大小的参数，同时也是衡量电流变效应强弱的参数，可以用式(1)表示为：
e＝[(τE-τ0)/τ0] (1)
式中，e为电流变效率，τE和τ0分别为不同电场强度下和未加电场下的剪切应力，从图6可以看出，在电场强度为3kV/mm，剪切速率为0.01s-1时，电流变液的电流变效率为249。
实施例三(TS-1分子筛/氧化钛纳米复合粒子②及其电流变液的制备)：
在250mL高筒烧杯中加入150mL的无水乙醇，1.5mL的去离子水，得到混合溶液A，搅拌10min。称取0.4g硅钛分子筛，1g CTAB溶解到混合溶液A中，超声10min，加入2mL TBT，搅拌24h。将反应后得到的悬浮液用无水乙醇进行三次离心洗涤，产品于60℃下干燥过夜。将该样品与二甲基硅油按重量比10％配制成电流变液。
通过溶胶凝胶法制备的TS-1分子筛/氧化钛纳米复合材料②的扫描电镜图如附图7所示，透射电镜图如附图8所示，从图7中可以看出TS-1分子筛颗粒上包覆了一层氧化钛，粒子尺寸较小，且大小均一，粒径大约在100nm左右，但是颗粒与颗粒之间粘连较为严重。从图8中可以很明显的看出包覆的核壳结构，包覆层的厚度在10-20nm。XRD谱图如附图9所示，我们可以从中看出TS-1的结构已经被破坏，只有几个很弱的衍射峰。使用电流变测试仪对样品在施加不同外部电场作用下的电流变性能进行测试，得到剪切应力与剪切速率的关系如附图10，从流变曲线中可以看出，在未加电场的情况下，剪切应力随着剪切速率线性增大，斜率大约为1，电流变液表现出典型的牛顿流体特性；施加电场后，剪切应力在外加电场的作用下急剧增大，尤其是在低剪切速率范围内，表现出类似宾汉姆流体的特性。附图10表明通过水热法结合溶胶凝胶法制备的TS-1/氧化钛纳米复合材料的电流变效应一般，在电场强度为3kV/mm，剪切速率为0.01s-1时，电流变液的电流变效率为119。
实施例四(TS-1分子筛/氧化钛纳米复合粒子③及其电流变液的制备)：
在250mL高筒烧杯中加入150mL的无水乙醇，1.5mL的去离子水，得到混合溶液A，搅拌10min。称取0.4g TS-1分子筛，溶解到混合溶液A中，超声10min，加入2mL TBT，搅拌24h。将反应后得到的悬浮液用无水乙醇进行三次离心洗涤，产品于60℃下干燥过夜.该样品与二甲基硅油按重量比10％配置成电流变液。
通过溶胶凝胶法制备的TS-1分子筛/氧化钛纳米复合材料②的扫描电镜图如附图11所示，透射电镜图如附图12所示，从图11中可以看出TS-1分子筛颗粒上包覆了一层氧化钛，粒子尺寸较小，且大小均一，粒径大约在100nm左右，但是颗粒与颗粒之间粘连较为严重。从图12中可以很明显的看出包覆的核壳结构，包覆层的厚度在10-20nm。XRD谱图如附图13所示，我们可以从中看出TS-1的结构已经被破坏，主要衍射峰的强度显著下降，只有几个很弱的衍射峰。使用电流变测试仪对样品在施加不同外部电场作用下的电流变性能进行测试，得到剪切应力与剪切速率的关系如附图10，从流变曲线中可以看出，在未加电场的情况下，剪切应力随着剪切速率线性增大，斜率大约为1，电流变液表现出典型的牛顿流体特性；施加电场后，剪切应力在外加电场的作用下急剧增大，尤其是在低剪切速率范围内，表现出类似宾汉姆流体的特性。附图10表明通过水热法结合溶胶凝胶法制备的TS-1/氧化钛纳米复合材料的电流变效应一般，在电场强度为3kV/mm，剪切速率为0.01s-1时，电流变液的电流变效率为61。

Claims (2)

1.一种电流变液，其特征在于，该电流变液的分散相为各向异性的TS-1分子筛/氧化钛纳米核壳型复合材料电流变液，连续相基液为二甲基硅油；该电流变液分散相是采用两步法来制备, 先采用水热法制备出大小均一的TS-1分子筛纳米粒子，然后利用溶胶凝胶法将氧化钛包覆在TS-1分子筛上，从而制备出各向异性的TS-1分子筛/氧化钛纳米复合材料；该电流变液分散相是由各向异性的小颗粒TS-1分子筛与包裹其上的氧化钛纳米颗粒复合而成的包覆型纳米复合材料，连续相为二甲基硅油；综合了小尺寸晶粒、各向异性结构与核壳型包覆结构的特点。
2.如权利要求1所述的一种电流变液，其特征在于制备工艺包括以下步骤：
（1）TS-1分子筛的投料比按照如下方案：0.05TiO2:1.00SiO2:0.40TPAOH:0.20H2O2:20.00H2O；用洁净的量筒量取28.3mL去离子水置于烧杯中，用天平称取25.58g四丙基氢氧化铵加入上述烧杯中，然后用移液枪量取18.3mL正硅酸乙酯(99.8 wt. %)加入上述烧杯中，所得混合物在75-80℃的水浴中加热，剧烈搅拌1小时；加入适量的水来补偿蒸发部分，得到澄清的溶液并冷却至室温；
（2）用天平称取0.94g Ti（SO4）2加在6.37mL的H2O2（30wt％）中制备溶液，加入上述澄清溶液中；然后将得到的均质凝胶转移到高压釜中，在120℃ 高温下加热24h；合成产物经离心分离出母液A，回收母液A以待备用；
（3）重复（1）和（2），但合成凝胶制备过程中所需的水被21.26 g回收的母液A所取代；用去离子水反复离心洗涤，洗涤时，在DI水中加入适量的氯化氢溶液，使混合物的pH值调为1.0，然后离心，得到纳米级的TS-1分子筛；
（4）用洁净的量筒量取150mL的无水乙醇置于烧杯中，再用移液管量取1.5mL的去离子水于上述烧杯，搅拌10 min使其混合均匀；用天平称取0.4 g 上述纳米级的TS-1分子筛固体粉末于上述烧杯中，超声10 min使其混合均匀，向烧杯中加入1 mL 酞酸丁酯，搅拌24 h；将反应后得到的悬浮液用无水乙醇进行三次离心洗涤，最后将液体放入烘箱中烘干得到TS-1分子筛/氧化钛纳米复合颗粒固体粉末；
（5）将该TS-1分子筛/氧化钛纳米复合颗粒与二甲基硅油按固体颗粒与硅油的重量比10w%配制成电流变液。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111524497B (zh) * 2020-04-21 2023-10-20 中国科学院电工研究所 一种基于电流变液的分形结构声学超材料

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5480573A (en) * 1992-09-21 1996-01-02 Dow Corning Corporation Electrorheological fluid compositions containing alkylmethylsiloxanes
CN1249206A (zh) * 1999-09-30 2000-04-05 陶德华 一种电流变液的制备方法
CN1769408A (zh) * 2004-11-03 2006-05-10 西北工业大学 氧化钛/甲酰胺/羧甲基淀粉核壳型纳米电流变材料
CN1923986A (zh) * 2005-09-02 2007-03-07 西北工业大学 插层高岭土/改性氧化钛纳米复合颗粒电流变液
CN101058764A (zh) * 2007-05-21 2007-10-24 扬州大学 分子筛/功能性预聚物复合悬浮分散电流变液的制备方法
CN102179216A (zh) * 2011-01-20 2011-09-14 青岛科技大学 一种仿生型α-Fe2O3/TiO2纳米复合材料的制备方法
CN102719295A (zh) * 2012-06-11 2012-10-10 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种核壳型金属氧化物/氧化钛复合物电流变液及其制备方法
CN103591209A (zh) * 2013-11-08 2014-02-19 青岛农业大学 七级可调的往复式电流变液阻尼器
CN106867629A (zh) * 2017-03-14 2017-06-20 青岛科技大学 一种电流变液及其制备方法
CN109321328A (zh) * 2018-09-27 2019-02-12 安徽省华腾农业科技有限公司 一种电流变液及其制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3922370B2 (ja) * 2003-01-30 2007-05-30 信越化学工業株式会社 ダイラタンシー性流体組成物
US20060089272A1 (en) * 2004-10-25 2006-04-27 The Lubrizol Corporation Ashless consumable engine oil
US7772171B2 (en) * 2006-07-17 2010-08-10 The Lubrizol Corporation Method of lubricating an internal combustion engine and improving the efficiency of the emissions control system of the engine
US9181470B2 (en) * 2013-02-13 2015-11-10 Halliburton Energy Services, Inc. Electrorheological or magnetorheological compositions for treatment of subterranean formations and methods of using the same

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5480573A (en) * 1992-09-21 1996-01-02 Dow Corning Corporation Electrorheological fluid compositions containing alkylmethylsiloxanes
CN1249206A (zh) * 1999-09-30 2000-04-05 陶德华 一种电流变液的制备方法
CN1769408A (zh) * 2004-11-03 2006-05-10 西北工业大学 氧化钛/甲酰胺/羧甲基淀粉核壳型纳米电流变材料
CN1923986A (zh) * 2005-09-02 2007-03-07 西北工业大学 插层高岭土/改性氧化钛纳米复合颗粒电流变液
CN101058764A (zh) * 2007-05-21 2007-10-24 扬州大学 分子筛/功能性预聚物复合悬浮分散电流变液的制备方法
CN102179216A (zh) * 2011-01-20 2011-09-14 青岛科技大学 一种仿生型α-Fe2O3/TiO2纳米复合材料的制备方法
CN102719295A (zh) * 2012-06-11 2012-10-10 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种核壳型金属氧化物/氧化钛复合物电流变液及其制备方法
CN103591209A (zh) * 2013-11-08 2014-02-19 青岛农业大学 七级可调的往复式电流变液阻尼器
CN106867629A (zh) * 2017-03-14 2017-06-20 青岛科技大学 一种电流变液及其制备方法
CN109321328A (zh) * 2018-09-27 2019-02-12 安徽省华腾农业科技有限公司 一种电流变液及其制备方法

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