多孔疏水矽膠膠體動態阻尼機理及套用基礎研究

《多孔疏水矽膠膠體動態阻尼機理及套用基礎研究》是依託長沙理工大學，由陳耿彪擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：多孔疏水矽膠膠體動態阻尼機理及套用基礎研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：陳耿彪
• 依託單位：長沙理工大學

項目摘要

膠體阻尼器以多孔疏水矽膠和水組成的膠體為工作介質，在幾乎不產生熱量的情況下消耗大量的振動和衝擊能量，被譽為“能量黑洞”，其效率可達液體阻尼器的2至3倍。作為一種全新的高效阻尼減振方法有廣泛的工程套用前景。. 課題首先研究多孔疏水矽膠納米級通道“氣—液”界面的張力特性及接觸線運動特徵，以此作為微流動力學模型的邊界條件，然後研究微通道表面粗糙效應對液體流動邊界滑移的影響，建立計及分子動力效應和表面粗糙效應的納米流動模型；結合試驗測試，建立微觀動力學模型與巨觀阻尼特徵的內在聯繫，研究影響膠體阻尼器動態阻尼特性的敏感因素，設計相關的程式系統，為膠體阻尼器套用設計提供技術手段。

結題摘要

膠體阻尼器以多孔疏水矽膠和水組成的膠體為工作介質，能在幾乎不產生熱量的情況下消耗大量的振動和衝擊能量，是一種全新的高效阻尼減振技術。 研究了水分子在改性前羥基化及改性後不同鏈長矽烷化壁面的納米通道內密度、速度的分布狀況，並分析了氫鍵的徑向分布函式。結果表明：羥基化壁面通道的固液界面處流體出現高密度層，幾乎無速度滑移；隨烷基鏈長的增加，固液界面處水的密度接近純水的密度1.0g/cm3，固液界面處出現了速度滑移；羥基化通道壁面由於較強的固液相互作用勢呈強親水性；改性後的矽烷化壁面呈疏水性，並隨改性層烷基鏈長度的增加而增強，且固液界面處出現“滑移效應”；羥基化通道壁面與水分子存在較強的氫鍵作用，而改性後矽烷化通道壁面與水分子無氫鍵的形成，改性層烷基鏈長的增加減弱了兩者的相互作用勢，進一步揭示了其疏水機理。 研究了隨矽膠納米通道改性程度的增強，即改性鏈長數的增大與流體水擴散係數之間的變化規律。結果表明:流體水的擴散係數隨著改性鏈長的增加而增加，-OH化通道內流體水的平均擴散係數為體相水擴散係數的8.01%，壁面特徵為-(CH2)3CH3、-(CH2)7CH3、-(CH2)11CH3納米通道內流體水的擴散係數分別為體相水的44.10%、49.72%、53.80%。改性後矽膠納米通道的表面效應對流體水的傳輸占主導作用。 通過掃描電鏡分析了疏水矽膠的微觀孔隙結構的分形特徵，通過計算得出基於疏水矽膠孔隙結構的二維孔隙面積分形維數為1.58～1.83，迂曲度維數為1.07～1.18；結合滑移理論提出了適用於疏水矽膠通道內水滑移流動的分形模型，並計算了不同型號疏水矽膠的滲流速度。對裝載不同型號疏水矽膠的CD進行速度實驗測試，並將理論計算值和實驗結果進行比較，結果表明：不同接枝分子長度和矽膠孔徑對CD活塞的運動速度有影響，對於第1次加壓，理論計算的結果能表征不同接枝分子長度和不同矽膠孔徑下滲流速度的變化趨勢，多次加壓後CD活塞的運動速度與第1次加壓時變化較大。 項目研究成果為膠體阻尼器的套用設計提供了技術手段。