1948年W.Winslow发现，固体颗粒和绝缘液混合成的悬浮液，剪切强度随施加的外电场增大，称之为电流变(Electrorheological, 简称ER）效应。由于这种效应有重要应用前景，数十年来，人们做了很大努力，以求获得可实际应用的电流变材料。起初，采用介电颗粒与绝缘油混合，介电颗粒在电场中极化相互吸引导致剪切强度增大，称之为介电型电流变液。所制备的电流变液屈服强度只有几kPa，不能达到应用要求。

　　中国科学院物理研究所从1992年起研究电流变液。2002年制备出数十kPa的新型电流变液（APL 80,888(2002))。后来，香港科大和物理所合作，制备的巨电流变液(简称GER）屈服强度高达100 kPa以上（Nature Materials 2, 727(2003))。其关键是这些电流变液的纳米颗粒表面包覆了极性分子。在外电场E中，颗粒间的局域电场E_loc可比E高2-3个数量级。使此处极性分子沿E_loc取向，与邻近颗粒上极化单元的作用力远大于极化颗粒之间作用力，导致GER屈服强度很高，称为极性分子主导电流变(PM-ER)效应（Chin. Phys. 15, 2476(2006)；Adv. Mater. 21, 4631(2009)）。GER是第二代电流变液，人们曾对其应用寄予很大希望。然而，实验表明，由于颗粒表面包覆或修饰层易磨损，致使剪切强度不断下降（Smart Mater. Struct. 26, 054005(2017)），GER也不适于实际应用。     

　　由上可知，已有的电流变液至今未能得到广泛应用。人们切望在技术和工程上可以实际使用的新电流变液出现。

　　中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心软物质物理实验室 SM8课题组沈容副研究员和陆坤权研究员长期从事电流变液研究，近年来与中山大学物理学院邱昭辉和熊小敏合作，发现诱导偶极子主导电流变效应（Induced dipole dominant electrorheological effect), 简称ID-ER效应。他们通过高能球磨，在介电颗粒中引入大量氧空位，或在介电颗粒中嵌入导体微团。用X-射线精细结构谱（XAFS）等多种方法，表征制备颗粒微结构变化，确证了氧空位和导体微团的存在。其中氧空位可占总氧原子数15～20%。由于颗粒间隔处高局域电场E_loc的作用，颗粒表面的氧空位或导体微团会产生很大诱导偶极矩和很强相互作用，致使电流变液剪切强度很高。研究表明，由于诱导偶极子在颗粒中各处均存在，电流变效应不会因颗粒表面磨损而丧失。研究成果以题为Induced dipole dominant giant electrorheological fluid发表于Chin. Phys. B 32, 078301 (2023)。论文阐述了ID-ER效应的原理，系统介绍了TiO₂纳米颗粒组成的ID-ER流体的制备、表征和性质，并简介了其他多种颗粒制备的ID-ER流体。这种新型巨电流变液具有优异的综合性能：屈服强度高（可达200kPa以上)，电流密度低(<20 μA/cm²)，响应时间短（约10ms)，温度稳定性和耐磨性好，不易沉降。而且制备方法简单，重复性好，成本低。是适合实际应用的新一代电流变液。他们并已获两项发明专利（专利号：ZL 2022 1 0303339.3；ZL 2022 1 0301781.2）。同时，这种新型电流变液已投入应用试验。

　　在最近召开的第十八届国际电磁流变学术会议上，陆坤权研究员作了关于ID-ER新型巨电流变液的大会邀请报告，受到很大关注。

　　该课题得到国家重点研发计划和国家自然科学基金资助。 

图1. (a) 高能球磨后纳米颗粒内部结构形态，分别示意包含氧空位和导体微团；(b) 空位颗粒表面诱导偶极子的产生和相互作用示意

图2 . 包含氧空位的TiO₂纳米颗粒制成的ID-ER流体的强度：（a)屈服强度与电场强度E的关系，插图为高屈服强度样品。(b)屈服强度与体积分数Φ的关系，插图为腌Φ=54%样品的照片。

图3. TiO₂颗粒中嵌入导体微团的ID-ER流体屈服强度与电场强度关系

图4. 剪切强度对方波电场的响应，以及方波前后沿响应时间随剪切速率的变化

图5. ID-ER样品的耐磨损性及与PM-ER样品的比较