表面改性纳米Fe<,3>O<,4>粒子对双分散磁流变液性能的影响

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磁流变液(Magnetorheological Fluids即MRF)是一种新型智能材料,其特点是在没有外加磁场的条件下具有良好的流动状态呈现出牛顿流体的状态;在有外加磁场条件下时,可以在极短的时间内(毫秒级)变为类固态,并且这种变化是快速的,连续可逆、可控的。磁流变液由于这种特殊流变性能,使得其在航空航天、建筑、汽车等方面有着广泛的应用。传统的磁流变液是由微米级的软磁性材料(如羰基铁粒子)和载液(如硅油、矿物油、水等)组成。由于磁性粒子与载液有较大的密度差,磁流变液不可避免的存在着沉降,有的时候沉降物发生了团聚,使得磁流变液难以再分散,从而导致磁流变液的流变性能下降,甚至失效。本文拟对双分散磁流变液的制备、表征,及组成对其磁流变性能的影响规律进行研究,期望探索一种方法,提高磁流变液稳定性,并提高或维持传统磁流变液的屈服应力。具体的方法是:首先合成一种具有超顺磁性和表面亲油性的表面改性纳米Fe3O4粒子;再用合成的表面改性Fe3O4粒子按照不同的质量比例与羰基铁粒子共同作为分散相制备系列双分散磁流变液;同时为了比较研究Fe3O4纳米粒子表面改性对双分散磁流变液性能的影响,制备相同质量比例纳米Fe3O4粒子和羰基铁粒子作为分散相的双分散磁流变液,并作为对照样品进行对比研究。通过XRD、SEM、FT-IR、VSM、粒径分布、接触角测试等技术对改性纳米Fe3O4粒子进行表征,测试的结果表明:合成的改性纳米Fe3O4粒子结晶状态较好,粒子的大部分粒径集中在20-50nm之间,具有超顺磁性,粒子的表面具有很好的亲油性。通过测试研究了系列双分散磁流变液试样的沉降稳定性和流变性能。得到如下结论:与传统的磁流变液比较,添加改性纳米Fe3O4粒子的双分散磁流变液的稳定性有明显提高,而且屈服应力也得到提高;并且有一个最佳比,当改性纳米Fe3O4粒子的质量分数为1.5%时,磁流变液的沉降稳定性和屈服应力都同时达到了最佳,此时沉降稳定性提高了25%,屈服应力提高了近26.5%。
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