成分比例和温度调控对剪切增稠液流变性能的影响

李建飞 唐易 罗德彪 杨茂 李进 官忠伟 杨旭林 王小炼

摘 要：以粒径为350 nm的二氧化硅和聚乙二醇200为原料，通过球磨的方式将不同比例的二氧化硅和聚乙二醇进行充分混合后得到剪切增稠液，并从剪切应力、剪切速率与黏度方面分析剪切增稠液的流变特性，研究二氧化硅质量分数和温度对黏度的影响.结果表明，在一定范围内，随着纳米二氧化硅含量增加和温度的降低，剪切增稠液的整体黏度逐渐增加，临界剪切速率逐渐减小，更易触发剪切增稠机制.

关键词：剪切增稠液；剪切应力；剪切速率；流变特性；剪切增稠机制

中图分类号：TB332

文献标志码：A

0 引 言

剪切增稠液（shear thickening fluids，STF）是一种智能材料，其在受到外力作用下能够快速响应并很好地缓冲和吸收外部作用力，呈现出剪切增稠现象.随着剪切速率的提升，STF的表观黏度会出现数倍或者数十倍增加的情况，而且此过程可逆^[1].这种特殊的性质可以解决传统防护材料笨重且不可持续性的问题，在开发新型防护材料领域存在潜在的应用前景^[2].目前，STF已经被应用到防护服、头盔、手套、汽车装甲和防弹背心的制造中.

自剪切增稠现象发现以来，多种理论被陆续提出以解释这种剪切增稠现象，包括有序—无序转变理论^[3-6]（order-disorder transition，ODT）、水合粒子簇理论^[7-10]（ hydro-cluster）与堵塞理论^[11-13].早期研究将剪切增稠现象视为工业领域的有害因素，需要尽量避免或克服.近年来，有关解释剪切增稠现象且被广泛接受的理论是由Steo^[14]和Mari等^[15]提出的接触流变理论.该理论表示，在低速剪切时，流体力远大于颗粒间的法向接触力，使得流体力成为引起剪切增稠现象的关键因素；在高速剪切时，颗粒间的法向接触力变大破坏了体系中的流体膜，增加了颗粒互相接触的机会，使得摩擦力随之变大，此时摩擦力和接触力便成为引起体系内剪切增稠现象的关键因素^[16-18].Pednekar等^[19]利用实验和数值模拟对剪切增稠行为进行验证，其结果指出，在剪切增稠过程中颗粒间的摩擦力发挥主要作用，利用接触流变理论可以解释连续和非连续剪切增稠行为.

随着研究的深入，科研人员克服了剪切增稠现象带来的负面影响，同时也基于STF的流变特性发现其在阻尼^[20]和减振等方面的应用^[21-22]，并开始逐步从如何制备优质STF，以及影响STF流变特性的因素方面入手^[23-25]，从机制上研究如何改进提升STF性能，以便用于材料复合领域的推广.

近年来，国内越来越多的科研团队在剪切增稠机制^[26-27]的基础上对STF进行了研究，以便于开发STF在航空航天与智能制造等领域的高效应用^[28-33].于国军等^[31]研究纳米二氧化硅（SiO₂）质量分数对STF的剪切增稠效应的影响.Qin等^[33]研究了STF在各温度下的流变特性，发现在较低的温度下剪切增稠機制更容易被触发，且STF可以达到更大的增稠比.梁高勇等^[34]为了探究环境温度变化对剪切增稠机制的影响，通过对-10～35℃条件下STF的稳态和动态流变性能进行测试，结果表明，环境温度降低引起的STF黏度提高和SiO₂纳米颗粒布朗运动减弱是体系剪切增稠现象增强与剪切增稠响应更灵敏的主要原因.Tian等^[35]研究了温度对STF的影响，发现当体系温度上升到一定程度时，黏度上升现象完全消失^[36].Liu等^[28]研制了一种可展现不同色彩的新型剪切增稠液（C-STF），利用可见光谱研究C-STF在不同温度下的色彩变化.综上所述，纳米SiO₂的质量分数与温度等因素对STF的性能均有明显影响.

此外，关于STF与纤维布和尼龙等复合材料的力学性能研究较多，但对STF流变特性影响的研究反而比较少，因此还需要从流变特性方面继续对STF进行深入研究.郑建华等^[37]研究发现，聚乙二醇200（PEG 200）制备出的STF体系流变性能高于PEG 400制备出的STF体系.Yu等^[38]研究发现，SiO₂粒径较大的STF体系具有更显著的剪切增稠行为，但小粒径的悬浮体系更稳定.相对于200 nm 和500 nm 粒径的SiO₂来说，选择350 nm 最为适宜.因此，本研究以粒径为350 nm的SiO₂和PEG 200为原料，通过球磨的方式制备STF，调控成分比例（SiO₂质量分数）和测试温度对STF性能的影响，并分析剪切速率、剪切应力和黏度的关系，为制备性能更为优异的剪切增稠复合材料提供理论基础.同时，基于温度对STF流变性能影响的探究，对以后开展不同温度下STF/纤维复合材料的研究具有指导意义.

1 材料与方法

1.1 仪 器

PMQW型全方位行星式球磨机（南京驰顺科技发展有限公司），DZF型真空干燥箱（北京市永光明医疗仪器有限公司），JA203P型电子天平（常州市幸运电子设备有限公司），MCR302型流变仪（安东帕有限公司），VGT-2013型高功率数控超声波清洗器（广东固特超声股份有限公司），ZEISS Gemini 300型扫描电镜（SEM）（蔡司集团）.

1.2 材 料

亲水性纳米SiO₂（平均粒径350 nm，纯度≥99.5%），购自上海茂果纳米科技有限公司；PEG 200，购自成都市科龙化工试剂厂.以上材料在实验中直接使用，未经进一步的加工处理.

1.3 STF的制备

以350 nm SiO₂作为分散相，以PEG 200作为分散介质，按一定比例混合在PMQW型全方位行星球磨机中球磨8 h.将样品从球磨机中取出后放置在超声波清洗器中超声30 min，然后在25℃的真空干燥箱中静置24 h，以此来除去样品中的气泡.本实验制备中采用纳米SiO₂的质量分数分别为60%、65%和70%，分别记为STF-60、STF-65和STF-70.

1.4 流变特性测试

对所制备的STF进行流变特性测试，测试时选择同轴圆筒型夹具，直径为50 mm的平行板，平行板之间的间隙设置为8 mm，剪切速率测试范围设置为0.01～1 000 s^-1，变化规律设置为对数规律，测试温度设为恒定值25℃.实验前取一定量的STF做预实验，做完清洗预实验样品后加入STF测量黏度，得到流变特性曲线.

2 结果与分析

2.1 SiO₂粉末的微观结构表征

图1（A）展示了纳米SiO₂的SEM图.由图1（A）可知，纳米SiO₂的微观形貌主要为形状规则的球形，颗粒分散且无团聚情况.为进一步确定SiO₂的粒径尺寸及分布情况，利用ImageJ软件来分析纳米SiO₂的平均粒径（具体分析方式为选取100颗纳米SiO₂颗粒测试粒径，统计100组数据求出平均粒径及方差），分析结果如图1（B）所示.由图1（B）可以看出，使用的纳米SiO₂颗粒粒径主要分布在280～380 nm范围内，统计后显示的平均粒径在350 nm左右，表明实验原料具有较高的可靠性，符合文献调研结果中优选的350 nm SiO₂粒径要求.

2.2 SiO₂质量分数对STF性能影响

图2给出了STF-60、STF-65和STF-70的剪切速率—黏度曲线.从图中可知，随着SiO₂质量分数的增加，STF的初始黏度和最大黏度随之增加，但其临界剪切速率（发生剪切增稠现象时的最小剪切速率值，即当黏度突然增大时所对应的剪切速率值）则逐渐减小.结合图3剪切速率—剪切应力曲线可知，剪切应力随剪切速率增大而增大，而图2中，STF-60、STF-65和STF-70都是先發生剪切变稀，但剪切变稀达到临界剪切（临界剪切速率）的过程中，在相同剪切速率和剪切应力情况下，随着SiO₂质量分数的增加，SiO₂颗粒就会增加，质量分数高的体系内颗粒流动空间减小.即一旦剪切速率持续增加至临界，同等剪切应力下质量分数较大的就容易先形成粒子簇.相对于STF-60和STF-65来说，STF-70出现提前团簇和剪切增稠现象，所以质量分数大的临界剪切速率小.

图4给出了STF-60、STF-65和STF-70的剪切应力—黏度曲线.可以看出，同一测试温度下，STF-60在达到临界剪切速率前，黏度呈下降趋势.黏度在0.01～1 Pa·s区间内，出现对数规律的下降.而STF-65与STF-70在达到临界剪切速率前，STF剪切应力仅以非常小的幅度增加，但黏度变化是先增大后减小，即出现剪切变稀的情况；在到达临界剪切速率之后剪切应力急剧增加，且在同一测试温度下，质量分数越大的黏度增加更为明显，其对应的临界剪切速率也更小.相对于STF-65和STF-70来说，STF-60本身黏度较小，所以下降较缓慢.在STF-60达到临界剪切速率后，黏度随着剪切应力的增大有上升趋势，其中，上升到的最大黏度为0.086 2 Pa·s，但出现剪切增稠后的黏度小于初始黏度，所以剪切增稠现象不明显.

表1为25℃测试温度条件下不同质量分数的STF指标.由表1知，纳米SiO₂质量分数为60%时，其初始黏度为0.992 7 Pa·s，剪切速率到达117.0 s^-1

时为临界剪切速率，而临界剪切速率对应的黏度极低，此时随着剪切速率增加，黏度缓慢增大，在测试范围内剪切速率为971 s^-1时黏度升至最大.但随着剪切速率继续增加，其黏度逐渐开始减小，即STF-60的剪切增稠现象不明显.当纳米SiO₂质量分数为65% 时，其初始黏度为1.005 5 Pa·s，临界剪切速率为46.9 s^-1.在临界剪切速率之后，随剪切速率继续增加，STF-65的黏度逐渐增大，当其剪切速率为558 s^-1

时达到最大黏度1.650 5 Pa·s，当剪切速率继续增加后其黏度也逐渐开始降低，故STF-65的剪切增稠现象明显.当纳米SiO₂质量分数为70%时，其初始黏度为2.690 9 Pa·s，临界剪切速率为35.0 s^-1.在临界剪切速率之后，随着剪切速率增加，STF-70的黏度也随之增大，当剪切速率为130 s^-1时达到最大黏度26.714 0 Pa·s，当剪切速率继续增加时，其黏度出现下降趋势，故STF-70剪切增稠现象明显.相比于大粒径SiO₂制备的STF来说，质量分数和粒径是影响黏度的主要因素^[39-40].

总体而言，由于纳米 SiO₂颗粒具有亲水性，当分散到PEG 200中时，先与PEG 200 中的水分子反应，形成许多硅羟基.随着球磨时间的增加，大量的硅羟基与分散介质中的氧原子结合成氢键，这种相互作用也在维持接触网络的稳定.在剪切速率较低的情况下，STF在布朗运动、较小的法向接触力和流体力的作用下，不能够出现团簇，但由于施加剪切应力的原因，导致稳定的网状结构被破坏，使得体系黏度下降；随着剪切速率的进一步增大，法向接触力增大，使得颗粒间的接触机会增多，引起颗粒间摩擦力增大，此时受摩擦力和流体力的影响较大，导致体系中纳米SiO₂颗粒开始团簇，从而STF的黏度随体系中粒子簇的数量增大而增大^[39-41].

因此，在25℃测试温度下，纳米SiO₂质量分数越高，STF体系黏度更高，增稠效果明显且增稠机制更容易触发.这是由于成分比例调控在一定范围内，随着纳米SiO₂颗粒的增加，颗粒流动空间减小，体系内纳米颗粒碰撞团簇的机会就会增加，更容易形成较大的粒子簇.而粒子簇越大，使得体系内的阻力增大，流体力被削弱，其宏观表现为临界剪切黏度随之增加^[42]，所以更容易触发剪切增稠机制.

2.3 温度对STF性能影响

图5以STF-70为代表，给出了STF-70在不同温度下的流变特性曲线（剪切速率—黏度曲线）.由图5可知，在25℃时，临界剪切速率是46.9 s^-1，对应的黏度是0.468 6 Pa·s；35℃时，临界剪切速率是72.6 s^-1，对应的黏度是0.302 8 Pa·s；45℃时，临界剪切速率是97.1 s^-1，对应的黏度是0.217 9 Pa·s；55℃时，临界剪切速率是130 s^-1，对应的黏度是0.169 1 Pa·s.说明随着温度的提升，STF-70的初始黏度开始下降，临界剪切速率增加，最大黏度减小，但最大黏度对应的剪切速率增大，这表明在不同温度下的流变特性曲线呈现的规律是可循的.而温度的升高引起临界剪切速率的增大，是由于温度加剧了布朗运动，使得颗粒间吸引力变弱，排斥力变强，导致温度较高时不容易出现团簇，从而使临界剪切速率增大.从数据中分析发现，调控温度的变化（从25℃ 以10℃ 为梯度递增到55℃ 时），临界剪切速率从46.9 s^-1增加到130 s^-1，这使得剪切增稠机制的触发条件变得更为困难.同时，临界剪切速率对应的黏度也从0.468 6 Pa·s降低到0.169 1 Pa·s，最大黏度从26.714 Pa·s降到5.557 7 Pa·s，这表明STF剪切增稠现象减弱.该实验表明，温度本身跟STF的黏度也有很大关系，在一定的剪切速率范围内和固定的剪切应力下，黏度对温度异常敏感，温度升高，分子热运动变得更加强烈，分子间距增大，摩擦减少，因此导致黏度下降，从而会表现出剪切变稀行为.相比较而言，研究的温度范围从35℃提升到55℃，可以更好地探究温度对STF的影响^[34].以上结果表明，纳米SiO₂颗粒团聚受温度的影响.在剪切应变过程温度较低时，纳米SiO₂颗粒易团聚，且形成的聚集体更稳定，从而证实了温度的变化是引起STF流变性能变化的重要原因^[34-36].

图6给出了STF-70在不同温度下的剪切速率—剪切应力曲线.从图6中可知，在达到临界剪切速率前，STF剪切应力仅以非常小的幅度增加，并无明显变化，在到达临界剪切速率之后剪切应力急剧增加，且较低温度下测试所得的剪切应力增加更为明显，对应的剪切速率也更小.

结合图5可以得出，在这个小幅增加剪切应力的区间内，STF黏度逐渐减小，呈现出一个缓慢的剪切变稀过程.图7给出了STF-70在不同温度下的剪切应力—黏度曲线.由图7可以看出，剪切应力在0.01～0.1 Pa范围内，黏度随剪切应力的增大，而逐渐增大；当剪切应力在0.1～19 Pa范围内，随着剪切应力继续增大，STF黏度呈下降趋势，这表明在此区间范围内出现剪切变稀现象；当剪切应力在18～19 Pa范围时，各温度下STF的黏度下降到最小值，即此时为临界剪切速率对应的剪切应力；当剪切应力从19 Pa开始逐渐增大，STF黏度也逐渐增大.从表2可以看出，当剪切应力分别到3 471.9、3 102.2、

3 093.8和2 979.6 Pa时黏度升至最大.再结合图7可知，在这个黏度升高的过程中STF表现出很好的剪切增稠现象.当剪切应力达到一定数值时，STF黏度不再升高反而逐渐变小，这时STF表现为剪切变稀状态，这表现出了STF受到外力由液体变为固体再变为液体的可逆现象^[1，43].由于在剪切应变过程中会存在着动态平衡，即为了维持体系内的相对稳定，纳米SiO₂颗粒形成聚集的过程中也会出现瓦解现象.当温度变低时，体系内的布朗运动减弱，颗粒间距变小，摩擦力会逐渐增大，使得STF的黏度逐渐增大，形成的颗粒聚集体结构相对稳定^[43].

3 结 论

本研究采用球磨法成功制备出了不同SiO₂质量分数的STF，并对所制备的STF进行了性能测试，分析了SiO₂質量分数和温度对STF性能的影响，得到如下结论：

1）纳米SiO₂的质量分数对STF的影响比较大，在25～55℃范围内，质量分数越大，临界剪切速率越小，最大黏度越大.

2）在不同温度下的STF黏度及临界剪切速率都有一定的变化.在25～55℃范围内，温度越高，临界剪切速率越大，最大黏度越小，且在较低温度的情况下剪切应力也更大.

3）制备流变特性较好的STF，可以和纤维材料复合，制作软体装甲或个体防护设备，同时也突破了传统防护材料的局限性.

参考文献：

[1]Gürgen S，Ku?han M C，Li W.Shear thickening fluids in protective applications：A review[J].Prog Polym Sci，2017，75：48-72.

[2]Ballantyne E L，Little D J，Wetzel E D.Rate-activated strapping for improved retention of protective eyewear during impact[J].Sports Eng，2017，20（3）：1-13.

[3]Hoffman R L.Discontinuous and dilatant viscosity behavior in concentrated suspensions.I.observation of a flow instability[J].Trans Soc Rheol，1972，16（1）：155-173.

[4]Hoffman R L.Discontinuous and dilatant viscosity behavior in concentrated suspensions.II.theory and experimental tests[J].J Colloid Interf Sci，1974，46（3）：491-506.

[5]Hoffman R L.Discontinuous and dilatant viscosity behavior in concentrated suspensions.III.necessary conditions for their occurrence in viscometric flows[J].Adv Colloid Interf Sci，1982，17（1）：161-184.

[6]Kalman D P，Wagner N J.Microstructure of shear-thickening concentrated suspensions determined by flow-USANS[J].Rheol Acta，2009，48（8）：897-908.

[7]Brady J F，Bossis G.The rheology of concentrated suspensions of spheres in simple shear flow by numerical simulation[J].J Fluid Mech，1985，155：105-129.

[8]Bender J W，Wagner N J.Optical measurement of the contributions of colloidal forces to the rheology of concentrated suspensions[J].J Colloid Interf Sci，1995，172（1）：171-184.

[9]Phung T N，Brady J F，Bossis G.Stokesian dynamics simulation of Brownian suspensions[J].J Fluid Mech，1996，313：181-207.

[10]Singh A，Nott P R.Normal stresses and microstructure in bounded sheared suspensions via stokesian dynamics simulations[J].J Fluid Mech，2000，412：279-301.

[11]Head D A，Ajdari A，Cates M E.Jamming，hysteresis，and oscillation in scalar models for shear thickening[J].Phys Rev E，2001，64（6）：061509-1-061509-11.

[12]Donev A，Torquato S，Stillinger F H，et al.Comment on-Jamming at zero temperature and zero applied stress：The epitome of disorder[J].Phys Rev E，2004，70（4）：043301-1-043301-9.

[13]張进秋，赵明媚，李欣，等.剪切增稠液体流变特性研究进展[J].化工新型材料，2021，49（12）：236-241.

[14]Seto R，Mari R，Morris J F，et al.Discontinuous shear thickening of frictional hard-sphere suspensions[J].Phys Rev Lett，2013，111（21）：218301-1-218301-10.

[15]Mari R，Seto R，Morris J F，et al.Shear thickening，frictionless and frictional rheologies in non-Brownian suspensions[J].J Rheol，2014，58（6）：1693-1724.

[16]Melrose J R，Ball R C.Continuous shear thickening transitions in model concentrated colloids-The role of interparticle forces[J].J Rheol，2004，48（5）：937-960.

[17]Melrose J R，Ball R C.“Contact networks” in continuously shear thickening colloids[J].J Rheol，2004，48（5）：961-978.

[18]Catherall A A，Melrose J R，Ball R C.Shear thickening and order-Disorder effects in concentrated colloids at high shear rates[J].J Rheol，2000，44（1）：1-25.

[19]Pednekar S，Chun J，Morris J F.Simulation of shear thickening in attractive colloidal suspensions[J].Soft Matter，2017，13（9）：1773-1779.

[20]王萍，俞科静，钱坤，等.剪切增稠液在阻尼减振技术中的应用研究[J].材料导报，2021，35（17）：17218-17224.

[21]Zhang S，Wang S，Wang Y，et al.Conductive shear thickening gel/polyurethane sponge：A flexible human motion detection sensor with excellent safeguarding performance[J].Compos Part A-Appl S，2018，112：197-206.

[22]Santos T F，Santos C M S，Aquino M S，et al.Influence of silane coupling agent on shear thickening fluids （STF） for personal protection[J].J Mater Res Technol，2019，8（5）：4032-4039.

[23]Chen K，Wang Y，Xuan S，et al.A hybrid molecular dynamics study on the non-Newtonian rheological behaviors of shear thickening fluid[J].J Colloid Interf Sci，2017，497：378-384.

[24]Ge J，Tan Z，Li W，et al.The rheological properties of shear thickening fluid reinforced with SiC nanowires[J].Results Phys，2017，7：3369-3372.

[25]Gürgen S，Li W，Ku?han M C.The rheology of shear thickening fluids with various ceramic particle additives[J].Mater Design，2016，104：312-319.

[26]Cao S，He Q，Pang H，et al.Stress relaxation in the transition from shear thinning to shear jamming in shear thickening fluid[J].Smart Mater Struct，2018，27（8）：085013-1-085013-11.

[27]Hadde E K，Chen J.Shear and extensional rheological characterization of thickened fluid for dysphagia management[J].J Food Eng，2019，245：18-23.

[28]Liu M，Jian W，Wang S，et al.Shear thickening fluid with tunable structural colors[J].Smart Mater Struct，2018，27（9）：095012-1-095012-11.

[29]Gürgen S，Ku?han M C.The ballistic performance of aramid based fabrics impregnated with multi-phase shear thickening fluids[J].Polym Test，2017，64：296-306.

[30]Gürgen S，Sofuo?lu M A.Experimental investigation on vibration characteristics of shear thickening fluid filled CFRP tubes[J].Composite Structures，2019，226：111236-1-111236-7.

[31]于國军，郭斐，葛晶.高纯球形硅微粉及气相白炭黑含量对剪切增稠液流变性能的影响[J].机械工程材料，2016，40（11）：10-15.

[32]Bai R，Ma Y，Lei Z，et al.Energy analysis of fabric impregnated by shear thickening fluid in yarn pullout test[J].Compos Part B Eng，2019，174：106901-1-106901-11.

[33]Qin J，Wang T，Yun J，et al.Response and adaptability of composites composed of the STF-treated kevlar fabric totemperature [J].Compos Struct，2021，260：113511-1-113511-12.

[34]梁高勇，孙润军，王秋实，等.温度对SiO₂/PEG基剪切增稠液流变性能的影响[J].纺织高校基础科学学报，2020，33（1）：15-20.

[35]Tian T，Peng G，Li W，et al.Experimental and modelling study of the effect of temperature on shear thickening fluids[J].Korea-Aust Rheol J，2015，27（1）：17-24.

[36]Li S，Wang J，Cai W，et al.Effect of acid and temperature on the discontinuous shear thickening phenomenon of silica nanoparticle suspensions[J].Chem Phys Lett，2016，658：210-214.

[37]鄭建华，曾海建，陈清清，等.高浓度剪切增稠液的制备及流变性能[J].化工新型材料，2020，48（12）：154-156.

[38]Yu M，Qiao X，Dong X，et al.Shear thickening effect of the suspensions of silica nanoparticles in PEG with different particle size，concentration，and shear[J].Colloid Polym Sci，2018，296（7）：1119-1126.

[39]景晓颖，陆振乾.不同浓度和溶剂对剪切增稠液流变性能的影响[J].玻璃钢／复合材料，2014，41（3）：32-35.

[40]范佳慧，曹海建，徐山青，等.不同粒径剪切增稠液的制备及流变性能研究[J].化工新型材料，2018，46（10）：170-172.

[41]俞科静，沙晓菲，曹海建，等.表面改性二氧化硅粒子对剪切增稠液的影响[J].玻璃钢／复合材料，2012，39（4）：23-27.

[42]范佳慧，徐山青，曹海建，等.剪切增稠液的制备及其在涤纶织物中的应用[J].丝绸，2018，55（5）：38-43.

[43]Jeddi M，Yazdani M，Hasan-nezhad H.Energy absorption characteristics of aluminum sandwich panels with Shear Thickening Fluid （STF） filled 3D fabric cores under dynamic loading conditions[J].Thin Wall Struct，2021，168：108254-1-108254-8.

（责任编辑：伍利华）

Effect of Composition Ratio and Temperature Regulation on Rheological Properties of Shear Thickening Fluids

LI Jianfei¹，TANG Yi¹，LUO Debiao¹，YANG Mao¹，LI Jin¹，

GUAN Zhongwei¹，YANG Xulin¹，WANG Xiaolian^1，2

（1. School of Mechanical Engineering，Chengdu University，Chengdu 610106，China;2. Sichuan Powder Metallurgy Engineering Technology Research Center，Chengdu 610106，China）

Abstract：SiO₂with a particle size of 350 nm and polyethylene glycol with a molecular weight of 200 was used as raw materials，different proportions of SiO₂and polyethylene glycol were fully mixed by ball milling to obtain shear thickening solution，and the rheological characteristics of shear thickening fluids were analyzed from the aspects of shear stress，shear rate and viscosity，and the influence of SiO₂mass fraction and temperature on viscosity was studied.The results show that within a certain range，with the increase of nano-SiO₂content and the decrease of temperature，the overall viscosity of the shear thickening fluids will gradually increase，and the critical shear rate will gradually decrease，which is more likely to trigger the shear thickening mechanism.

Key words：shear thickening fluids;shear stress;shear rate;rheological properties;shear-thickening mechanism