Synthèse et propriétés électrorhéologiques de matériaux composites silice/silicone

Abstract

Une synthèse de particules de silice par hydrolyse d'alcoxysilane a été optimisée afin d'obtenir des nanosphères monodisperses. En dispersion dans de l'huile silicone, elles constituent la phase solide d'un fluide électrorhéologique, fluide à viscosité électriquement contrôlable. La description théorique des interactions entre particules hors et sous champ électrique donne les outils nécessaires à la compréhension des effets de champ sur les propriétés d'écoulement des fluides. L'expérience valide ce travail. En effet, la contrainte seuil des fluides à faibles cisaillements augmente avec le taux d'eau adsorbée sur les particules, mais la réversibilité des systèmes est alors médiocre. Elle sera nettement améliorée par adsorption, en surface de la silice, de cations alcalins hydratés. Les propriétés structurales des fluides, déduites des spectres de diffusion de neutrons aux petits angles, révéleront un confinement des particules en colonnes dans la direction du champ électrique.The composite material formed from monodispersed silica nanospheres dispersed in silicone oil form a so-called electrorheological fluid. The silica spheres were synthesized by alkoxysilane hydrolysis that was optimized in order to control the final size and monodispersity of the spheres. The description of the electrorheological phenomena is based on a theoretical approach of the interparticular interactions under the influence or not of an applied electric field. Experimentally, the flow properties of the fluids agreed well with the theory. The yield stress increased with the amount of water adsorbed on the particles at low shear rate, but the reversibility of the system was poor. It was greatly improved when the surface properties were modified by adsorption of hydrated alkaline cations on the silica particles. The fluid structure was deduced from small angle neutron scattering data. The particles were found to be organized in chain-like structures in the electric field direction.BESANCON-BU Sciences Staps (250562103) / SudocSudocFranceF