Frontiers | Forberedelse og test af MR-væsker med CI-partikler belagt med MWNT'er | Materialer

Indledning

Magnetorheologisk (MR) væske er en slags typisk smart materiale med unikke magnetiske reologiske egenskaber, der er karakteriseret ved en reversibel ændring i viskositet og flydespænding under et magnetfelt (Kim et al., 2013), som er blevet bredt anvendt inden for mange områder, såsom forsegling (Mitamura et al., 2008), målrettet lægemiddelafgivelse (Kim og Kim, 2003; Oh og Park, 2011), smøring (Arruebo et al., 2007), fjernelse af vandforurenende stoffer (Goldowsky, 1980), dæmpere (Olabi og Grunwald, 2007; Ferroudj et al., 2013; Zong et al., 2013; Zhu et al., 2018), bremser (Mangal og Kumar, 2015) osv. Rabinow (1948) fremstillede den oprindelige MR-væske bestående af magnetiske partikler og bærervæske i 1948. Xu et al. (2003) rapporterede, at MR-væsker kan omdannes mellem fast stof og væske på grund af eksistensen af de magnetiske partikler; specifikt er jernpartiklerne magnetiseret, og MR-væsker kan hurtigt ændres fra flydende til fast stof i tilstedeværelse af et magnetfelt, mens de genvinder deres flydende tilstand, når magnetfeltet fjernes. Den øjeblikkelige omdannelse fra fast stof til væske kan bruges til at justere stivheden og dæmpningen af MR-væsker. Mange forskere har i årtier beskæftiget sig med studiet af MR-væsker. I øjeblikket er de ferromagnetiske partikler, der anvendes til fremstilling af MR-væsker, hovedsagelig carbonyljernpartikler (CI) med en diameter på generelt 0,1-10 μm, og volumenbrøken af ferromagnetiske partikler er generelt 20-40 %. Tætheden af en ferromagnetisk partikel er imidlertid meget større end bærevæskernes tæthed, hvilket helt sikkert vil føre til tydelig sedimentation, begrænse MR-væskernes reologiske egenskaber og reducere MR-apparaternes justerbarhed og stødabsorberingsevne. Derfor har mange forskere foreslået forskellige metoder til at forberede højtydende MR-væsker med bedre sedimentationsstabilitet (Tian et al., 2016). Thomas (1966) opnåede koboltelementpulver ved opvarmning af carbonylforbindelser og tog koboltpulveret som magnetiske partikler til at forberede MR-væsker. Kormann (Kormann et al., 1996) udviklede MR-væsker bestående af magnetiske nanometerpartikler, som i høj grad forbedrede shear yield strength og forkortede responstiden. Foister (1997) tilføjede to slags jernpartikler med forskellige størrelser til bærervæskerne, hvilket indikerede, at MR-væskernes forskydningsstyrke var blevet væsentligt forbedret ved hjælp af denne metode. Ulicny og Mance (2004) undersøgte MR-væskernes antioxidationsegenskaber og foreslog en metode med belægning med et lag nikkel på overfladen af de ferromagnetiske partikler for at forbedre MR-væskernes oxidationsbestandighed på lang sigt. Cheng et al. (2009) anvendte N-glucose ethylendiamin-trieddikesyre, som kan danne en netværksbelægning af CI-partikler for at reducere sedimentationshastigheden via hydrogenbindinger i vand. Du et al. (2010) anvendte teorien om hydrofil-lipofil balance til at vælge det overfladeaktive stof og opdagede, at overfladeaktive stoffer kunne forbedre sedimentationsstabiliteten af MR-væsker, mens de magnetiske egenskaber af partiklerne eller de reologiske egenskaber af MR-væsker til en vis grad blev reduceret. Kim og Choi (2011) anvendte polymerforbindelser som bærervæske og fandt, at dispergering af CI-partikler i en blanding af polyisobutylen/polybuten (PIB/PB) i stedet for mineralolie kunne forbedre stabiliteten og de reologiske egenskaber af MR-væsker. Sedlacik et al. (2011) belagde CI-partiklers overflade med fluorbindinger ved at udsætte CI-partikler for argon- og octafluorocyclobutanplasma og konkluderede, at MR-væsken baseret på plasmamodificerede CI-partikler har en bedre stabilitet end den med rene CI-partikler. Dong et al. (2012) introducerede en ny MR-væske til forbedring af MR-egenskaberne ved at dispergere Fe76Cr2Mo2Mo2Sn2P10B2C2C2Si4 amorfe legeringspartikler i siliciumolie og opdagede, at MR-effekten og sedimentationsstabilitetsegenskaberne for MR-væsker, der indeholder amorfe partikler, er forbedret betydeligt ved lavere feltintensiteter. Kim og Choi (2011) fremstillede den polymere opløsning ved at opløse PEO i destilleret vand og erhvervede en MR-væske fra fordelingen af carbonyljern i en polymeropløsning, men mismatchen af magnetiske partikler og bærervæsken forblev dog stadig at blive overvundet for at gøre betydelige gennembrud i forbedringen af MR-væskernes sedimentationsstabilitet.

For tiden er det blevet et varmt emne ved at vedtage de sammensatte partikler til fremstilling af MR-væsker for at forbedre stabiliteten og de reologiske egenskaber af MR-væsker. Cho et al. (2004) opnåede magnetiske partikler med lav massefylde ved at belægge CI-partikler med polymethylmethacrylat (PMMA). Qiao et al. (2010) fremstillede polyethyenglycol (PEG)-belagte Fe3O4-ferrofluider ved at suspendere de PEG-belagte Fe3O4-nanopartikler i en oligomerisk PEG-400-bærervæske og undersøgte deres magnetorheologiske stabile strømningsadfærd. Jiang et al. (2010) anvendte belagt poly(methylmethacrylat) (PMMA) som belægning på overfladen af CI-partikler for at opnå sammensatte CI-PMMA-partikler og opdagede, at den fremstillede MR-væske baseret på CI-PMMA-partikler udviste bedre sedimentationsstabilitet. Lopez-Lopez et al. (2012) fremstillede MR-væske baseret på 50 % volumen jernpartikler belagt med silica og konkluderede, at 50 % volumen er den øvre grænse for partiklerkoncentrationen i sådanne MR-væsker. Liu et al. (2012) undersøgte de seneste undersøgelser af syntesen af polymere sammensatte magnetiske partikler som dispergeret fase i MR-væsker og fandt, at både overflademorfologien og masseforholdet af det polymere lag har indflydelse på MR-effekten og stabiliteten af MR-væsker. Sutrisno et al. (2013) fremstillede en MR-væske med høj viskositet baseret på podede poly-jernpartikler, der udviste fremragende termos-oxidativ stabilitet samt næsten konstant viskositet. Mrlik et al. (2013) anvendte kolesterylchloroformiat til belægning på overfladen af CI-partikler og opdagede, at sedimentationshastigheden af MR-væsker baseret på de fremstillede kompositpartikler er faldet kraftigt på grund af bedre kompatibilitet mellem partiklerne og siliciumolie. Generelt kan anvendelsen af kompositpartikler forbedre stabiliteten af MR-væsker betydeligt; der er dog stadig mange mangler, der skal forbedres, dvs. at belægningslagene ikke er komprimerede og stabile nok, hvilket ville føre til utilfredsstillende reduktion af partikeltætheden, hvilket ville resultere i en uventet stigning i sedimentationshastigheden. Det haster derfor med at undersøge og vælge fornuftige kompositpartikler og fremstillingsmetoder.

I denne artikel blev MWNT’er anvendt til belægning på CI-partikler ved hjælp af podningsteknologi for at reducere CI-partiklernes tæthed, og indflydelsen af doseringerne af podningsmiddel og MWNT’er blev testet. Desuden blev MR-væsker med CI-partikler belagt med MWNT’er fremstillet, og belægningseffekten blev undersøgt ved hjælp af overfladetopografianalyse, partikeldensitet og magnetiske egenskaber af sammensatte magnetiske partikler. Endvidere blev redispersibilitetsegenskaberne og sedimentationshastighederne observeret for at bekræfte effekten af de coatede CI-partikler med hensyn til at forbedre stabiliteten af MR-væsker.

Fremstilling af MR-væsker

Materialer og udstyr

Originale CI-partikler (tap-densitet: 4,2 g/cm3, middelstørrelse: 1,9 μm) belagt med MWNT’er (rørdiameter: 8-15 nm) er vedtaget som magnetiske partikler ved en podningsproces med P-aminobenzoesyre (PABA). Methylsilikoneolie (densitet: 0,963 g/cm3 , dynamisk viskositet: 0,482 Pa-s) anvendes som bærervæske i MR-væsker. Og nogle tilsætningsstoffer anvendes som dispergeringsmiddel, smøremiddel og anti-sedimentationsmiddel, herunder flydende paraffin, grafit og bentonit. I mellemtiden anvendes destilleret vand som opløsningsmiddel i hele forsøgsprocessen. Hvad angår det vigtigste udstyr, der er vedtaget i dette papir, er den elektriske mixer vedtaget for at få opløsningen blandet ensartet, og ultralydsrenseren er ansvarlig for at få opløsningen dispergeret jævnt, fordi ultralydsdispersion kan ødelægge Coulombkraft og van der Waals-kraft mellem små partikler. Derudover bidrager vakuumovnen til tørring af den opnåede blandede væske ved en passende temperatur på 70 °C.

Fremstilling af CI-partikler belagt med MWNT’er

MWNT’erne er en slags allotroper af kulstof, hvis rørdiameter er fra nanometer til årtier af nanometer med filamentform og mikronlængde i gennemsnit. Desuden er MWNT’er lette materialer med en massefylde på ca. 2 g/cm3 ved stuetemperatur, hvilket er halvdelen af CI-partiklers tap-densitet (4,2 g/cm3). Derfor vil CI-partiklernes massefylde blive kraftigt reduceret, når de er belagt med MWNT’er på overfladen, hvilket ledsages af et lille eller endda ubetydeligt fald i magnetismen af de belagte partikler på grund af tilstedeværelsen af jernkatalysator i MWNT’erne. Derfor anvendes MWNT’erne som belægningsmaterialer til fremstilling af de sammensatte magnetiske partikler.

Det er en væsentlig proces at danne et MWNT-lag på overfladen af CI-partikler for at fremstille de sammensatte magnetiske partikler. I denne undersøgelse anvendes overfladetransplantationsteknologien til at danne MWNT-laget, som kan beskrives som en transplantationsreaktion mellem de aktive grupper på partiklernes overflade. Mere specifikt vælges organiske stoffer med passende monomer i in-situ-polymerisationen, og polymermaterialerne belægges på partiklernes overflade, dvs. overflademodifikation. I podningsprocessen anvendes et podningsmiddel ved navn para-aminobenzoesyre (PABA), som har to grupper, hydroxy (-OH) og amidogen (-NH2). Hydroxyen (-OH) kan kombinere sig med den carbonyl (-C=O), der findes i overfladen af CI-partikler, og amidogenet (-NH2) kan kombinere sig med carboxyl (-COOH) i MWNT’erne under visse betingelser, hvilket bidrager til præsentationen af resultaterne, at MWNT’erne er tæt belagt på overfladen af CI-partikler, som vist i figur 1.

FIGUR 1

Figur 1. Skematisk diagram over podningsprocessen.

Podningsprocessen er ikke spontan, så ultralydsbehandling og mekanisk omrøring anvendes samtidig for at fremkalde podningsprocessen og forbedre belægningseffekten. Ultralydsbehandling kan inducere PABA til at bygge broer mellem CI-partikler og MWNT’er for at ændre deres kontaktflader og danne interaktionsfunktionelle grupper mellem ikke-kovalente bindinger. Der er naturligvis to bemærkninger, der skal fremhæves. For det første skal ultralydsbehandling og mekanisk omrøring kontrolleres i et rimeligt interval, som almindeligvis er indstillet mellem 300 og 400 W. Hvis ultralydsintensiteten blev indstillet for lavt, er det vanskeligt at forårsage podningsprocessen, ellers ødelægges det dannede MWNT-lag. For det andet er belægningens kompakthed tæt forbundet med temperaturen; når temperaturen er højere end 70 °C, er MWNT’erne tilbøjelige til at flette sig sammen, og når temperaturen er lavere end 50 °C, er det vanskeligt for podningsreaktionen, så temperaturen er normalt indstillet mellem 50 og 70 °C.

Fremstillingsprocessen for CI-partikler belagt med MWNT’er er som beskrevet nedenfor, som vist i figur 2. Trin et: PABA dispergeres i destilleret vand ved hjælp af vandbadopvarmning i 1-2 timer ved en temperatur på 60 °C. Trin to: CI-partiklerne opløses i den blandede opløsning under den milde ultralydsdispersion i ca. 15-20 minutter, og derefter tilsættes MWNT’erne til ovennævnte opløsning under den milde ultralydsbølge fra ultralydsrenseren med en frekvens på 60 Hz under mekanisk omrøring med den elektriske mixer i ~3-4 timer. Trin tre: Generelt tørres den opnåede blandede væske i en vakuumovn ved en temperatur på 70 °C og en negativ vakuumgrad, hvorefter det tørrede pulver formales og sigtes til partikler med en 100 mesh sigte. Jo højere vakuumgraden er, jo bedre bliver tørringens effekt, og det afhænger for det meste af den tilgængelige vakuumgrad, der leveres af den anvendte vakuumovn.

FIGUR 2

Figur 2. Fremstillingsproces af CI-partikler belagt med MWNT’er.

Fremstillingsproces af MR-væsker

Der er to hovedprocesser ved fremstilling af MR-væsker, den ene vedrører fremstillingen af CI-partikler belagt med MWNT’er, den anden vedrører blandingen af magnetiske partikler, bærervæske og additiver. Den detaljerede proces er som vist i figur 3. Først og fremmest tilsættes CI-partiklerne belagt med MWNT’er til bærevæsken, hvorefter de omrøres af den elektriske mixer i ~2-3 timer for at få væsken til at sprede sig ensartet. Herefter tilsættes hver 2. time forskellige former for additiver, herunder dispergeringsmiddel, smøremiddel og anti-sedimentationsmiddel, kvantitativt i rækkefølge, samtidig med at væsken holdes under kontinuerlig omrøring.

FIGUR 3

Figur 3. Fremstillingsproces for MR-væsker.

Testresultater og analyse

I henhold til fremstillingsprocessen for CI-partikler belagt med MWNT’er var der seks slags belagte CI-partikler med forskellige doser af podningsmiddel og MWNT’er, der blev fremstillet. Derefter blev der udført en række præstationstest, som omfattede overfladetopografi, partikeldensitet og magnetiske egenskaber, med variabel-kontrollerende tilgang trin for trin for at bestemme den bedste komponentfordeling, hvilket bidrog til fremstilling af MR-væsker med bedre ydeevne. Endelig blev der udført sedimentationstest af MR-væskerne for at bekræfte belægningseffekten.

Overfladetopografi

Det er almindeligt anerkendt, at kvaliteten af belægningseffekten kan afspejles intuitivt af partiklernes overfladetopografi. Derfor observeres de fremstillede CI-partikler belagt med MWNT’er, de originale CI-partikler og MWNT’er ved hjælp af scanningelektronmikroskopet (SEM) med en opløsning på 1 nm, som helt kan præsentere partiklernes overfladetopografi.

Elektronmikrograferne af de originale CI-partikler og MWNT’er er som præsenteret i figur 4. I mellemtiden observeres CI-partikler belagt med MWNT’er med forskellige doser af podningsmidler benævnt A1-A3 med gradvist øgede doser af podningsmidler, som vist i figur 5. De viser, at overfladerne af de oprindelige CI-partikler er sfæriske og glatte, mens de bliver lidt ru med nogle stoffer efter belægningen. Belægningseffekten øges med stigende doser af podningsmiddel inden for et vist interval, mens den stabiliseres eller endog aftager, når grænsen overskrides. Belægningslaget i prøve A1 er langt fra komprimeret, da kun få filamenter (MWNT’er) er belagt på partiklernes overflade. Hvad angår prøve A2, er det stadig vanskeligt at belægge overfladen af CI-partikler fuldstændigt. For prøve A3 er filamenterne relativt tydelige ved at være sammenflettede og spredt ud sammen i den sfæriske overflade, og næsten alle overfladerne af CI-partiklerne er belagt med MWNT’er, hvilket afspejler, at doserne af podningsmiddel er tilstrækkelige. I det hele taget har podningsmidlet indflydelse på overfladetopografien, og der bør lægges stor vægt på doseringen af det, da det spiller en stor rolle for kvaliteten af belægningseffekten. Og efter sammenligning anses prøve A3 for at være den med den bedste andel af podningsmiddel i dette trin.

FIGUR 4

Figur 4. Elektronmikrografer af (A) originale CI-partikler og (B) MWNT’er.

FIGUR 5

Figur 5. Elektronmikrografer af kompositpartikler med forskellige doser af podningsmiddel.

Der observeres desuden elektronmikrografer af CI-partikler belagt med gradvist øgede doser af MWNT’er i rækkefølgen A3, B1, B2 og B3, og som præsenteret i figur 6. Det viser, at belægningseffekten først forbedres og derefter aftager gradvist med den vedvarende forøgelse af MWNT’er, og belægningseffekten når det optimale i prøve B1, der er inficeret med et kompakt og homogent belægningslag fyldt med filamenter. Det kan tolkes ud fra belægningsmekanismen, at overdrevne MWNT’er er mere tilbøjelige til at samle sig i stedet for at blive belagt på CI-partiklernes overflade under selvmonteringsprocessen, hvilket resulterer i aggregering af MWNT’er, indtil filamenterne trækkes ud på CI-partiklernes overflade og ødelægger belægningslaget. Derfor bør doseringen af MWNT’er styres inden for et rimeligt interval for at opnå en relativt tilfredsstillende belægningseffekt. Desuden betragtes prøve B1 som den magnetiske partikel af MR-væsker i denne artikel med den bedste coatingeffekt.

FIGUR 6

Figur 6. Elektronmikrografer af kompositpartikler med forskellige doser af MWNT’er.

Partikeltæthed

Partikeltæthed er en af de direkte faktorer, der påvirker sedimentationsstabiliteten af MR-væsker, da forskellen i tæthed mellem CI-partiklerne og bærervæsken er hovedårsagen til sedimentationsproblemet i MR-væsker, specielt, jo mindre tæthedsforskellen mellem CI-partiklerne og bærervæsken er, jo bedre er stabiliteten og lavere sedimentationshastighed af MR-væsker.

Tæthederne af de originale CI-partikler og prøve B1 er vist i tabel 1, som er opnået ved beregning ved hjælp af volumen og masse, der er opnået ved hjælp af henholdsvis cylinderen og den elektroniske vægt. Det fremgår, at tap-densiteten for prøve B1 er stærkt reduceret i forhold til de oprindelige CI-partikler, nemlig fra 4,2 til 1,55 g/cm3 med en reduktion på 63,1 %. Det er indlysende, at testresultaterne er i overensstemmelse med forventningerne, da MWNT’er er en slags letvægtsmateriale, der kan reducere kompositpartiklernes massefylde, hvilket er gunstigt for at forbedre sedimentationsstabiliteten af MR-væsker.

TABEL 1

Tabel 1. Sammenligning af tap-densiteten af de to typer magnetiske partikler.

Magnetisk egenskab

Magnetisk egenskab er et vigtigt indeks for de magnetiske partikler, som direkte kan påvirke den magnetiske reologiske egenskab af MR-væsker. Desuden bør de magnetiske partikler med bedre ydeevne have høj mætningsmagnetiseringsstyrke, mindre restmagnetisme og lav koercitivkraft samtidig.

Den magnetiske egenskab af partikler er målt via vibrationsprøvemagnetometer med et maksimalt magnetfelt på 1.600 kA/m, og de magnetiske hysteresekurver for de to typer magnetiske partikler (CI-partikler belagt med MWNT’er (prøve B1) og originale CI-partikler) er vist i figur 7. Det kan konkluderes, at mætningsmagnetiseringsintensiteten for prøve B1 er lidt lavere end for de originale CI-partikler under forskellige magnetfelter. Dette stemmer overens med det faktum, at magnetiseringsintensiteten af MWNT’er er meget lavere end de oprindelige CI-partikler, hvilket fører til, at magnetiseringsintensiteten af de sammensatte partikler reduceres. En yderligere sammenligning af disse to slags magnetiske partikler er desuden vist i tabel 2. Det kan påvises, at mætningsmagnetiseringsintensiteten for de oprindelige CI-partikler er 217 emu/g, mens den er 170 emu/g for prøve B1 med en reduktion på 21,7 %. Med hensyn til restmagnetisme og koercitivkraft er prøve B1 en smule højere end de oprindelige CI-partikler. Det kan konkluderes, at selv om den magnetiske egenskab af CI-partikler belagt med MWNT’er er lidt reduceret i forhold til de oprindelige CI-partikler, er den stadig overlegen i forhold til de andre magnetiske partikler, såsom hæmatit, magnetit og maghemit. Derfor er CI-partiklerne belagt med MWNT’er meget velegnede til fremstilling af MR-væsker.

FIGUR 7

Figur 7. Sammenligning af magnetiseringskurverne for to typer af de ferromagnetiske partikler (1Gs = 0,0795775kA/m).

TABEL 2

Tabel 2. Sammenligning af den magnetiske egenskab af to typer magnetiske partikler.

Stabilitetstest af MR-væsker

Det er almindeligt anerkendt, at stabiliteten af MR-væsker hovedsagelig omfatter redispersibiliteten og sedimentationsstabiliteten. Redispersibiliteten henviser til evnen hos en agglomereret MR-væske til at vende tilbage til sin oprindelige tilstand med fremragende fluiditet og homogenitet, hvilket er tæt forbundet med den praktiske anvendelse af MR-væsker. Der findes dog stadig ikke noget standardiseret evalueringssystem til at vurdere den. Derfor blev den naturlige observationsmetode anvendt til at teste MR-væskernes redispersibilitet. Efter at MR-væsker har fået lov til at stå i et vist tidsrum, observeres MR-væskernes agglomerering og redispersibilitet ved at svinge eller ryste MR-væsker forsigtigt. Observationsresultaterne er som vist i tabel 3. Tabel 3 viser, at redispergerbarheden for prøve B1 er den bedste.

TABLE 3

Tabel 3. Redispersibilitetsobservation af fremstillede MR-væsker.

Sedimentationsstabilitet er en af de vigtigste egenskaber ved MR-væsker, som vurderes ved deres sedimentationshastighed, der beregnes ved følgende ligning (Guo et al., 2017). Sedimentationsforholdet er defineret som:

Sedimentationsforhold(%)= volumen af den overstående væskevolumenvolumen af hele blandingsvæsken×100% (1)

Sedimentationshastighederne for MR-væskeprøver med gradvis forøgelse af doser af podningsmiddel, der er navngivet som A1-A3, er observeret, og resultaterne er som vist i tabel 4. Det fremgår, at sedimentationshastigheden falder med stigningen i doseringen af podningsmidlet, dvs. sedimentationshastigheden for prøve A1 er 4,74 %, mens den for prøve A2 er 2,80 % og for prøve A3 efter 60 dage falder til 1,84 %. Det er indlysende, at testresultaterne er i overensstemmelse med overfladetopografiprøven, når doserne af podningsmiddel ligger inden for et vist interval. Jo bedre belægningseffekten er, jo bedre er sedimentationsstabiliteten, da kompositpartiklernes massefylde falder betydeligt.

TABEL 4

Tabel 4. Sedimentationshastighed for MR-væsker med forskellige doser af podningsmiddel.

Der observeres desuden sedimentationshastighederne for MR-væsker med forskellige doser af MWNT’er, der benævnes som B0-B3, som vist i figur 8. Prøve B0 er fremstillet på grundlag af den oprindelige CI-partikel, mens prøverne B1, B2 og B3 er fremstillet på grundlag af CI-partikler belagt med MWNT’er med stigende doser af MWNT’er. Det kan udledes, at sedimentationsstabiliteten af MR-væsker forbedres betydeligt på grund af tilpasningen af MWNT’er, sedimentationshastigheden for prøve B0 er 22,47 % efter 60 dage, hvilket er den højeste værdi sammenlignet med andre prøver, hvilket repræsenterer, at brugen af CI-partikler belagt med MWNT’er effektivt kan reducere sedimentationshastigheden af MR-væsker. På den anden side øges sedimentationshastigheden for MR-væsker med stigningen i doseringerne af MWNT’er, dvs. sedimentationshastigheden for prøve B1 er 7,18 %, mens 9,79 % for prøve B3, hvilket afspejler, at overdrevne MWNT’er er ugunstige for forbedringen af sedimentationsstabiliteten for MR-væsker, fordi interaktionen mellem partiklerne vil blive stærkt påvirket på grund af indførelsen af belægningsmaterialer. Derfor bør doseringerne af MWNT’er styres i et rationelt område.

FIGUR 8

Figur 8. Sedimentationshastighed af MR-væsker med de forskellige doseringer af MWNT’er.

Slutning

I denne artikel blev MR-væsker med CI-partikler belagt med MWNT’er udviklet, og belægningseffekten blev undersøgt gennem overfladetopografi partikeldensitet og magnetiske egenskaber af sammensatte magnetiske partikler og stabilitetstests af de fremstillede MR-væsker. I mellemtiden blev indflydelsen af doseringerne af podningsmiddel og MWNT’er på belægningseffekten analyseret for at verificere virkningen af CI-partikler belagt med MWNT’er på forbedringen af sedimentationsstabiliteten. Konklusionerne er som følger:

(1) Testene om de sammensatte partikler bestående af overfladetopografi, partikeldensitet og magnetisk egenskab viser, at de sammensatte partikler med passende doser af podningsmiddel og MWNT’er i høj grad vil gavne belægningseffekten, hvilket bidrager til implementeringen af sammensatte partikler med bedre ydeevne. Desuden faldt partikeldensiteten kraftigt, mens der kun var et lille fald i den magnetiske egenskab, hvilket viste, at belægningsmaterialet er gunstigt for forbedring af sedimentationsstabiliteten, mens det er ugunstigt for magnetismen. Derfor er det væsentligt at afbalancere fordele og ulemper forårsaget af indførelsen af belægningsmateriale, når kompositpartiklerne fremstilles.

(2) Resperabiliteten og sedimentationstestene af de fremstillede MR-væsker viser, at stabiliteten er stærkt forbedret med indførelsen af MWNT’er på grund af reduktionen af den specifikke vægtfylde. I mellemtiden er resperabilitetsegenskaberne og sedimentationshastighederne for MR-væsker tæt forbundet med belægningseffekten af de sammensatte partikler, som påvirkes af doseringerne af podningsmiddel og MWNT’er.

Author Contributions

Y-QG foreslog ideen til denne artikel. Under vejledning af Y-QG, C-LS og Z-DX, forberedte MR-væsker og afsluttede testen af MR-væsker. Y-QG, C-LS og Z-DX afsluttede i fællesskab skrivningen af artiklen. XJ hjalp med korrekturlæsning af den overordnede præsentation og eksperimentelle data.

Funding

Denne undersøgelse er finansielt støttet af National Science Foundation for Distinguished Young Scholars of China (51625803), Yangtze River Scholars Distinguished Professor of Ministry of Education in China, Distinguished Professor of Jiangsu Province (Key Funding). Ten Thousand Talent Program (Innovation Leading Talents) og programmet for Jiangsu Province 333 Talents. Disse støtteforanstaltninger anerkendes taknemmeligt.

Interessekonflikter

Forfatterne erklærer, at forskningen blev udført uden kommercielle eller finansielle relationer, der kunne opfattes som en potentiel interessekonflikt.

Arruebo, M., Fernandez-Pacheco, R., Ibarra, M. R., og Santamaría, J. (2007). Magnetiske nanopartikler til lægemiddeloverførsel. Nano Today 2, 22-32. doi: 10.1016/S1748-0132(07)70084-1