Frontiers in Materials

Introduction

Magnetorheological (MR) fluid is a kind of typical smart material with unique magnetic rheological properties characterized by a reversible change in viscosity and yield stress under magnetic field (Kim et al., 2013), amelyet széles körben alkalmaznak számos területen, például tömítés (Mitamura et al., 2008), célzott gyógyszeradagolás (Kim és Kim, 2003; Oh és Park, 2011), kenés (Arruebo et al., 2007), vízszennyező anyagok eltávolítása (Goldowsky, 1980), csillapítók (Olabi és Grunwald, 2007; Ferroudj et al., 2013; Zong et al., 2013; Zhu et al., 2018), fékek (Mangal és Kumar, 2015) stb. Rabinow (1948) 1948-ban készítette el az eredeti MR folyadékot, amely mágneses részecskékből és vivőfolyadékból állt. Xu et al. (2003) arról számolt be, hogy az MR folyadékok a mágneses részecskék létezése miatt képesek szilárd és folyékony állapot között átalakulni; konkrétan a vasrészecskék mágnesesek, és az MR folyadékok mágneses tér jelenlétében gyorsan át tudnak változni folyadékból szilárd állapotba, míg a mágneses tér megszűnésekor visszanyerik folyékony állapotukat. A szilárd és a folyékony állapot azonnali átalakulása felhasználható az MR-folyadékok merevségének és csillapításának beállítására. Évtizedek óta számos kutató foglalkozik az MR-folyadékok tanulmányozásával. Jelenleg az MR-folyadékok előállításához elfogadott ferromágneses részecskék főként karbonilvas (CI) részecskék, amelyek átmérője általában 0,1-10 μm, és a ferromágneses részecskék térfogatrésze általában 20-40%. A ferromágneses részecskék sűrűsége azonban sokkal nagyobb, mint a hordozófolyadékoké, ami mindenképpen nyilvánvaló ülepedéshez vezetne, korlátozná az MR-folyadékok reológiai tulajdonságait, és csökkentené az MR-berendezések beállíthatóságát és ütéselnyelő képességét. Ezért számos kutató különböző módszereket javasolt a jobb szedimentációs stabilitású, nagy teljesítményű MR-folyadékok előállítására (Tian et al., 2016). Thomas (1966) a karbonilvegyületek hevítésével kobaltelem-port nyert, és a kobaltporokat mágneses részecskéknek vette MR-folyadékok előállításához. Kormann (Kormann et al., 1996) mágneses nanométeres részecskékből álló MR-folyadékokat fejlesztett ki, amelyek jelentősen javították a nyírási folyáshatárt és lerövidítették a reakcióidőt. Foister (1997) kétféle, különböző méretű vasrészecskét adott a hordozófolyadékokhoz, ami azt jelezte, hogy az MR-folyadékok nyírási folyáshatára sokat javult ezzel a módszerrel. Ulicny és Mance (2004) az MR-folyadékok antioxidációs tulajdonságát tanulmányozta, és a ferromágneses részecskék felületén egy nikkelréteggel való bevonási módszert javasolt az MR-folyadékok hosszú távú oxidációs ellenállásának javítása érdekében. Cheng és munkatársai (2009) N-glükóz-etilén-diamin-triecetsavat alkalmaztak, amely a vízben lévő hidrogénkötéseken keresztül képes hálózati bevonatot képezni a CI-részecskékkel, hogy csökkentse az ülepedési sebességet. Du és munkatársai (2010) a hidrofil-lipofil egyensúly elméletet fogadták el a felületaktív anyag kiválasztásához, és felfedezték, hogy a felületaktív anyagok fokozhatják az MR-folyadékok szedimentációs stabilitását, ugyanakkor bizonyos mértékben csökkenthetik a részecskék mágneses tulajdonságait vagy az MR-folyadékok reológiai tulajdonságait. Kim és Choi (2011) polimer vegyületeket alkalmazott vivőfolyadékként, és megállapította, hogy a CI-részecskék ásványi olaj helyett poliizobutilén/polibutén (PIB/PB) keverékben történő diszpergálása javíthatja az MR-folyadékok stabilitását és reológiai tulajdonságait. Sedlacik és munkatársai (2011) a CI-részecskék felületén a CI-részecskéket argon és oktafluorociklobután plazmának kitéve fluorkötéseket vontak be, és arra a következtetésre jutottak, hogy a plazmával módosított CI-részecskéken alapuló MR-folyadék jobb stabilitást mutat, mint a tiszta CI-részecskéket tartalmazó. Dong és munkatársai (2012) új MR folyadékot vezettek be az MR tulajdonságok javítása érdekében Fe76Cr2Mo2Sn2P10B2C2Si4 amorf ötvözet részecskék szilíciumolajban történő diszpergálásával, és felfedezték, hogy az amorfot tartalmazó MR folyadékok MR hatása és ülepedési stabilitási tulajdonságai jelentősen javultak alacsonyabb térerősségeken. Kim és Choi (2011) a polimer oldatot PEO desztillált vízben való oldásával állította elő, és MR-folyadékot nyert a karbonilvas polimer oldatban való eloszlásából, azonban a mágneses részecskék és a vivőfolyadék nem megfelelő illeszkedése még mindig megoldásra vár, hogy jelentős áttörést érjenek el az MR-folyadékok szedimentációs stabilitásának javításában.

Az MR-folyadékok stabilitásának és reológiai tulajdonságainak javítása érdekében jelenleg forró témává vált az összetett részecskék elfogadása az MR-folyadékok előállításához. Cho és munkatársai (2004) a CI-részecskék polimetil-metakriláttal (PMMA) történő bevonásával nyerték az alacsony sűrűségű mágneses részecskéket. Qiao és munkatársai (2010) a polietilén-glikol (PEG) bevonatú Fe3O4 ferrofolyadékokat úgy állították elő, hogy a PEG bevonatú Fe3O4 nanorészecskéket oligomer PEG-400 hordozófolyadékban szuszpendálták, és vizsgálták a magnetorheológiai egyenletes áramlási viselkedésüket. Jiang és munkatársai (2010) bevonatos poli(metil-metakrilát) (PMMA) bevonatot alkalmaztak a CI-részecskék felületén, hogy kompozit CI-PMMA-részecskéket kapjanak, és felfedezték, hogy a CI-PMMA-részecskéken alapuló előállított MR-folyadék jobb ülepedési stabilitást mutat. Lopez-Lopez és munkatársai (2012) szilícium-dioxiddal bevont 50% térfogatú vasrészecskéken alapuló MR-folyadékot készítettek, és arra a következtetésre jutottak, hogy az 50% térfogat a részecskekoncentráció felső határa az ilyen MR-folyadékokban. Liu és munkatársai (2012) az MR-folyadékokban diszpergált fázisként alkalmazott polimer kompozit mágneses részecskék szintézisével kapcsolatos legújabb kutatásokat vizsgálták, és megállapították, hogy mind a felületi morfológia, mind a polimerréteg tömegaránya hatással van az MR-hatásra és az MR-folyadékok stabilitására. Sutrisno és munkatársai (2013) oltott polivas részecskéken alapuló, nagy viszkozitású MR folyadékot állítottak elő, amely kiváló termo-oxidatív stabilitást, valamint közel állandó viszkozitást mutatott. Mrlik és munkatársai (2013) koleszteril-kloroformátot fogadtak el a CI-részecskék felületének bevonására, és megállapították, hogy az előállított kompozit részecskéken alapuló MR-folyadékok szedimentációs sebessége jelentősen csökkent a részecskék és a szilíciumolaj közötti jobb kompatibilitás miatt. Általánosságban elmondható, hogy a kompozit részecskék elfogadása nagymértékben javíthatja az MR-folyadékok stabilitását; azonban még mindig sok hiányosság maradt javítandó, azaz a bevonatrétegek nem eléggé tömörítettek és stabilak, ami a részecskék sűrűségének nem kielégítő csökkenéséhez vezetne, ami az ülepedési sebesség váratlan növekedését eredményezi. Ezért sürgős az ésszerű kompozit részecskék, valamint az előállítási módszerek vizsgálata és kiválasztása.

Ebben a tanulmányban MWNT-ket fogadtak el a CI-részecskékre történő bevonatként a CI-részecskék sűrűségének csökkentése érdekében a beoltási technológián keresztül, és a beoltószer és az MWNT-k adagolásának hatását vizsgálták. Emellett MWNT-vel bevont CI-részecskéket tartalmazó MR-folyadékokat készítettek, és a bevonat hatását a felületi topográfia elemzésén, a részecskesűrűségen és a kompozit mágneses részecskék mágneses tulajdonságain keresztül vizsgálták. Továbbá megfigyelték az újradiszpergálhatósági tulajdonságot és a szedimentációs sebességet, hogy megerősítsék a bevont CI-részecskék hatását az MR-folyadékok stabilitásának javításában.

Mágneses MR-folyadékok előállítása

Anyagok és berendezések

Az eredeti CI-részecskéket (csap-sűrűség: 4,2 g/cm3, átlagos méret: 1,9 μm) MWNT-vel bevonva (a cső átmérője: 8-15 nm) mágneses részecskékként fogadták el P-aminobenzoesavval (PABA) történő oltási eljárással. A metilszilikonolajat (sűrűsége: 0,963 g/cm3 , dinamikus viszkozitása: 0,482 Pa-s) az MR-folyadékok vivőfolyadékaként alkalmazzák. Néhány adalékanyagot diszpergálószerként, kenőanyagként és ülepedésgátlóként használnak, többek között folyékony paraffint, grafitot és bentonitot. Eközben a kísérlet teljes folyamatában desztillált vizet használnak oldószerként. Ami az ebben a dokumentumban elfogadott fő berendezést illeti, az elektromos keverőt fogadják el, hogy az oldatot egyenletesen keverjék, és az ultrahangos tisztító felelős az oldat egyenletes diszpergálásáért, mivel az ultrahangos diszpergálás elpusztíthatja a Coulomb-erőt és a van der Waals-erőt a kis részecskék között. Ezenkívül a vákuumkályha hozzájárul a kapott kevert folyadék szárításához megfelelő 70°C-os hőmérsékleten.

MWNT-vel bevont CI-részecskék előállítása

Az MWNT-k egyfajta szén allotropok, amelyek csőátmérője nanométerektől évtizedes nanométerekig terjed, szál alakú és átlagosan mikron hosszúságú. Emellett az MWNT-k könnyű anyagok, sűrűségük szobahőmérsékleten körülbelül 2 g/cm3 , ami a fele a CI-részecskék csap-sűrűségének (4,2 g/cm3 ). Ezért a CI-részecskék sűrűsége jelentősen csökkenne, ha MWNT-kkel vonnák be a felületüket, ami a bevont részecskék mágnesességének enyhe vagy akár elhanyagolható mértékű csökkenésével járna együtt az MWNT-kben lévő vaskatalizátor jelenléte miatt. Következésképpen az MWNT-ket fogadják el bevonóanyagként a kompozit mágneses részecskék előállításához.

A kompozit mágneses részecskék előállításához elengedhetetlen folyamat az MWNT-réteg kialakítása a CI-részecskék felületén. Ebben a tanulmányban a felületi oltási technológiát fogadták el az MWNT-réteg kialakítására, amely úgy írható le, hogy a részecskék felületén lévő aktív csoportok között oltási reakciót hoz létre. Konkrétan, a megfelelő monomerrel rendelkező szerves anyagokat az in-situ polimerizációban választják ki, és a polimer anyagokat a részecskék felületén bevonják, azaz felületmódosítással. A beoltási folyamatban a para-aminobenzoesav (PABA) nevű oltóanyagot alkalmazzák, amely két csoporttal, hidroxi- (-OH) és amidogénnel (-NH2) rendelkezik. A hidroxi- (-OH) a CI-részecskék felületén meglévő karbonil (-C=O), az amidogén (-NH2) pedig az MWNT-kben lévő karboxil (-COOH) kötődhet bizonyos körülmények között, hozzájárulva azon eredmények bemutatásához, hogy az MWNT-k szorosan bevonják a CI-részecskék felületét, amint az az 1. ábrán látható.

A beoltási folyamat nem spontán, ezért az ultrahangot és a mechanikus keverést egyszerre alkalmazzák a beoltási folyamat kiváltására és a bevonathatás fokozására. Az ultrahangos kezelés indukálhatja a PABA-t, hogy hidakat építsen a CI-részecskék és az MWNT-k között, hogy módosítsa érintkezési felületeiket és kölcsönhatási funkcionális csoportokat képezzen a nem kovalens kötések között. Természetesen két megjegyzést kell hangsúlyozni. Az első, az ultrahangosítás és a mechanikus keverés az ultrahang intenzitását ésszerű tartományban kell szabályozni, amelyet általában 300 és 400 W között állítanak be. Ha az ultrahang intenzitását túl alacsonyra állították be, nehéz a beoltási folyamatot okozni, különben a kialakult MWNTs réteg megsemmisül. Másodszor, a bevonat tömörsége szorosan kapcsolódik a hőmérséklethez, ha a hőmérséklet 70°C-nál magasabb, az MWNT-k hajlamosak egymásba fonódni, és ha a hőmérséklet 50°C-nál alacsonyabb, akkor nehéz a beoltási reakció előfordulása, ezért a hőmérsékletet általában 50 és 70°C között állítják be.

A MWNT-kkel bevont CI-részecskék előállítási folyamata az alábbiak szerint történik, amint az a 2. ábrán látható. Első lépés: a PABA-t vízfürdős melegítéssel 1-2 órán keresztül 60°C-os hőmérsékleten diszpergálják a desztillált vízben. Második lépés, a CI-részecskéket a kevert oldatban enyhe ultrahangos diszperzió alatt kb. 15-20 percig feloldjuk, majd az ultrahangos tisztító által kibocsátott enyhe ultrahanghullám alatt 60 Hz frekvenciával az MWNT-ket az elektromos keverővel mechanikus keverés mellett ~3-4 órán keresztül adjuk a fenti oldatba. Harmadik lépés, általában a kapott kevert folyadékot vákuumkemencében 70°C hőmérsékleten és negatív vákuumfokkal szárítjuk, majd a szárított port őröljük és 100 mesh szitán részecskékre szitáljuk. Tény, hogy minél magasabb a vákuumfok, annál jobb lesz a szárítás hatása, és ez leginkább az alkalmazott vákuumkemencében rendelkezésre álló vákuumfoktól függ.

M MR-folyadékok előállítási folyamata

Az MR-folyadékok előállítása során két fő folyamatot különböztetünk meg, az egyik az MWNT-vel bevont CI-részecskék előállításáról szól, a másik a mágneses részecskék, a vivőfolyadék és az adalékanyagok összekeverésére vonatkozik. A részletes folyamat a 3. ábrán látható. Először is, az MWNT-kkel bevont CI-részecskéket hozzáadjuk a hordozófolyadékhoz, majd az elektromos keverővel ~2-3 órán keresztül keverjük, hogy a folyadék egyenletesen diszpergálódjon. Ezután 2 óránként különböző adalékanyagokat, köztük diszpergálószert, kenőanyagot és ülepedésgátlót adunk hozzá mennyiségi sorrendben, ugyanakkor a folyadékot folyamatosan keverjük.

Vizsgálati eredmények és elemzés

A MWNT-vel bevont CI-részecskék előállítási folyamata szerint hatféle bevont CI-részecskét állítottunk elő különböző dózisú oltóanyaggal és MWNT-vel. Ezután sorozatos teljesítményvizsgálatokat végeztünk, amelyek a felületi topográfiát, a részecskesűrűséget és a mágneses tulajdonságokat is magukban foglalták, változó-szabályozó megközelítéssel lépésről lépésre, hogy meghatározzuk a legjobb komponensarányt, amely hozzájárult a jobb teljesítményű MR-folyadékok előállításához. Végül az MR-folyadékokon szedimentációs vizsgálatokat végeztünk a bevonathatás megerősítésére.

Felületi topográfia

Széles körben elismert tény, hogy a bevonathatás minősége intuitív módon a részecskék felületi topográfiája alapján tükröződik. Ezért az elkészített, MWNT-vel bevont CI-részecskéket, az eredeti CI-részecskéket és az MWNT-ket 1 nm-es felbontású pásztázó elektronmikroszkóppal (SEM) figyeltük meg, amely teljes mértékben képes bemutatni a részecskékre jellemző felületi topográfiát.

Az eredeti CI-részecskék és az MWNT-k elektronmikroszkópos felvételei a 4. ábrán láthatóak. Eközben az MWNT-kkel bevont CI-részecskék különböző adagolású oltóanyagokkal, amelyeket A1-A3-nak neveztek el, fokozatosan növekvő adagolású oltóanyagokkal, az 5. ábrán látható módon. Ezek azt mutatják, hogy az eredeti CI-részecskék felülete gömbölyű és sima, míg a bevonás után némi anyaggal kissé érdesebbé válik. A bevonat hatása a beoltószer adagjának növekedésével egy bizonyos tartományon belül növekszik, míg a határértéket meghaladva stabilizálódik, sőt csökken. Az A1 minta bevonatrétege messze nem tömör, mivel csak néhány szál (MWNT) van bevonva a részecskék felületén. Ami az A2 mintát illeti, a CI-részecskék felületét még mindig nehéz teljesen bevonatolni. Míg az A3 minta esetében a szálak viszonylag nyilvánvalóan összefonódtak és elterjedtek a gömbfelületen, és a CI-részecskék szinte minden felületét MWNT-kkel vonták be, ami azt tükrözi, hogy a beoltószer adagjai elegendőek. Összességében a beoltószer hatással van a felületi topográfiára, és az adagolására nagy figyelmet kell fordítani, mivel nagy szerepet játszik a bevonathatás minőségében. Az összehasonlítás után pedig az A3-as minta tekinthető a legjobb arányú oltóanyaggal rendelkezőnek ebben a lépésben.

Az MWNT-k fokozatosan növekvő dózisával bevont CI-részecskék elektronmikroszkópos felvételei az A3, B1, B2 és B3 sorrendben, és a 6. ábrán látható módon. Ez azt mutatja, hogy a bevonat hatása először javul, majd fokozatosan csökken az MWNT-k tartós növelésével, és a bevonat hatása eléri az optimálisat a B1 mintában, amely kompakt és homogén, szálakkal teli bevonatréteggel fertőzött. A bevonási mechanizmusból értelmezhető, hogy a túlzott MWNT-k az önösszeszerelési folyamat során hajlamosabbak a CI-részecskék felületén való bevonás helyett inkább összeállni, ami az MWNT-k aggregációjához vezet, egészen a CI-részecskék felületén lévő szálak kihúzásáig, és a bevonóréteg tönkretételéig. Ezért az MWNT-k adagolását ésszerű tartományon belül kell szabályozni a viszonylag kielégítő bevonathatás elérése érdekében. Emellett a B1 mintát ebben a dolgozatban a legjobb bevonathatással rendelkező MR folyadékok mágneses részecskéjének tekintjük.

Részecskesűrűség

A részecskesűrűség az egyik közvetlen tényező, amely befolyásolja az MR folyadékok ülepedési stabilitását, mivel a CI részecskék és a hordozófolyadék közötti sűrűségkülönbség a fő oka az MR folyadékok ülepedési problémájának, különösen, minél kisebb a CI részecskék és a hordozófolyadék közötti sűrűségkülönbség, annál jobb a stabilitás és alacsonyabb az MR folyadékok ülepedési aránya.

Az eredeti CI-részecskék és a B1 minta sűrűségét az 1. táblázat mutatja, amelyeket a hengerrel és az elektronikus mérleggel kapott térfogat és tömeg felhasználásával végzett számítással kaptunk. Bemutatható, hogy a B1 minta csap-sűrűsége jelentősen csökken az eredeti CI-részecskékhez képest, amely 4,2 g/cm3 -ről 1,55 g/cm3 -re csökken, 63,1%-os csökkenéssel. Nyilvánvaló, hogy a vizsgálati eredmények összhangban vannak a várakozásokkal, mivel az MWNT-k egyfajta könnyű anyag, amely képes csökkenteni a kompozit részecskék sűrűségét, ami kedvező az MR folyadékok ülepedési stabilitásának javításához.

Mágneses tulajdonság

A mágneses tulajdonság a mágneses részecskék egyik jelentős mutatója, amely közvetlenül befolyásolhatja az MR folyadékok mágneses reológiai tulajdonságát. Emellett a jobb teljesítményű mágneses részecskéknek egyszerre kell nagy telítési mágnesezési erővel, kisebb maradékmágnesességgel és alacsony koercitív erővel rendelkezniük.

A részecskék mágneses tulajdonságát 1600 kA/m maximális mágneses térrel rendelkező rezgésmintás magnetométerrel mértük, és a kétféle mágneses részecske (MWNT-vel bevont CI részecskék (B1 minta) és eredeti CI részecskék) mágneses hiszterézisgörbéit a 7. ábra mutatja. Megállapítható, hogy a B1 minta telítési mágnesezettségi intenzitása különböző mágneses térben kissé alacsonyabb, mint az eredeti CI-részecskéké. Ez egybeesik azzal a ténnyel, hogy az MWNT-k mágnesezési intenzitása sokkal alacsonyabb, mint az eredeti CI-részecskéké, ami a kompozit részecskék mágnesezési intenzitásának csökkenéséhez vezet, hogy. Ezenkívül e kétféle mágneses részecske további összehasonlítása a 2. táblázatban látható. Kimutatható, hogy az eredeti CI-részecskék telítési mágnesezettségi intenzitása 217 emu/g, míg a B1 minta esetében 170 emu/g, 21,7%-os csökkenéssel. A maradék mágnesesség és a koercitív erő tekintetében a B1 minta egy kicsit magasabb, mint az eredeti CI-részecskék. Összefoglalva, bár az MWNT-vel bevont CI-részecskék mágneses tulajdonsága kissé csökkent az eredeti CI-részecskékhez képest, még mindig jobb, mint a többi mágneses részecske, például a hematit, a magnetit és a maghemit. Ezért az MWNT-vel bevont CI-részecskék nagyon alkalmasak MR-folyadékok előállítására.

MR folyadékok stabilitási vizsgálatai

Széles körben elismert, hogy az MR folyadékok stabilitása elsősorban a rediszpergálhatóságot és a szedimentációs stabilitást foglalja magában. A rediszpergálhatóság arra utal, hogy az agglomerált MR folyadékok kiváló folyékonysággal és homogenitással képesek visszatérni eredeti állapotukba, ami szorosan összefügg az MR folyadékok gyakorlati alkalmazásával. Ennek értékelésére azonban még mindig nincs szabványosított értékelési rendszer. Ezért az MR-folyadékok rediszpergálhatóságának vizsgálatára a természetes megfigyelési módszert fogadták el. Miután az MR folyadékokat egy bizonyos ideig állni hagyták, az MR folyadékok agglomerálódását és rediszpergálhatóságát az MR folyadékok óvatos rezgésével vagy rázásával figyelték meg. A megfigyelési eredményeket a 3. táblázat mutatja be. A 3. táblázat azt mutatja, hogy a B1 minta rediszpergálhatósága a legjobb.

A szedimentációs stabilitás az MR folyadékok egyik legfontosabb tulajdonsága, amelyet a következő egyenlet alapján számított szedimentációs sebességükkel értékelnek (Guo et al., 2017). A szedimentációs arányt a következőképpen határozzuk meg:

Az A1-A3-nak nevezett MR folyadékminták szedimentációs arányát a beoltószer dózisainak fokozatos növelésével figyeltük meg, és az eredmények a 4. táblázatban láthatóak. Bemutatható, hogy a szedimentációs ráta csökken a beoltószer dózisának növekedésével, azaz az A1 minta szedimentációs rátája 4,74%, míg az A2 minta esetében 2,80%, sőt az A3 minta esetében 60 nap után 1,84%-ra csökken. Nyilvánvaló, hogy a vizsgálati eredmények összhangban vannak a felületi topográfia vizsgálatával, ha a beoltószer dózisai egy bizonyos tartományon belül vannak. Minél jobb a bevonat hatása, annál jobb az ülepedési stabilitás, mivel a kompozit részecskék sűrűsége jelentősen csökken.

Az MWNT-k különböző dózisú, B0-B3-nak nevezett MR folyadékok szedimentációs sebességét a 8. ábra mutatja. A B0 minta az eredeti CI-részecske alapján készült, míg a B1, B2 és B3 minták az MWNT-kkel bevont CI-részecskék alapján készültek, az MWNT-k növekvő dózisával. Ebből arra lehet következtetni, hogy az MR folyadékok szedimentációs stabilitása jelentősen javul az MWNT-k adaptációja miatt, a B0 minta szedimentációs rátája 60 nap után 22,47%, ami a maximális érték a többi mintához képest, ami azt mutatja, hogy az MWNT-kkel bevont CI-részecskék használatával hatékonyan csökkenthető az MR folyadékok szedimentációs rátája. Másrészt, az MR folyadékok ülepedési sebessége nő az MWNT adagok növekedésével, azaz a B1 minta ülepedési sebessége 7,18%, míg a B3 minta esetében 9,79%, ami azt tükrözi, hogy a túlzott MWNT-mennyiség kedvezőtlen az MR folyadékok ülepedési stabilitásának javítására, mert a részecskék közötti kölcsönhatás nagymértékben befolyásolja a bevonóanyagok bevezetése miatt. Ezért az MWNT-k adagolását ésszerű tartományban kell szabályozni.

Következtetés

Ebben a dolgozatban MWNT-vel bevont CI-részecskéket tartalmazó MR folyadékokat fejlesztettünk ki, és a bevonat hatását a felületi topográfia részecskesűrűségén és a kompozit mágneses részecskék mágneses tulajdonságain, valamint az előállított MR folyadékok stabilitási vizsgálatain keresztül vizsgáltuk. Eközben elemezték az oltóanyag és az MWNT-k adagolásának hatását a bevonathatásra, hogy igazolják az MWNT-kkel bevont CI-részecskék hatását az ülepedési stabilitás javítására. A következtetések a következők:

(1) A felületi topográfiából, a részecskesűrűségből és a mágneses tulajdonságból álló kompozit részecskékkel kapcsolatos vizsgálatok azt mutatják, hogy a megfelelő adagolású oltóanyaggal és MWNT-kkel rendelkező kompozit részecskék nagyban elősegítik a bevonathatást, hozzájárulva a jobb teljesítményű kompozit részecskék megvalósításához. Ezenkívül a részecskesűrűség meredeken csökkent, míg a mágneses tulajdonság csak kismértékben csökkent, ami azt mutatta, hogy a bevonóanyag kedvezően hat az ülepedési stabilitás javítására, míg kedvezőtlenül hat a mágnesességre. Ezért a kompozit részecskék előállításakor fontos a bevonóanyag bevezetése által okozott előnyök és hátrányok kiegyensúlyozása.

(2) Az előállított MR folyadékok reagálhatósági és szedimentációs vizsgálatai azt mutatják, hogy a stabilitás jelentősen javul az MWNT-k bevezetésével a fajsúly csökkenése miatt. Eközben az MR-folyadékok reagálhatósági tulajdonsága és ülepedési sebessége szorosan összefügg a kompozit részecskék bevonó hatásával, amelyet a beoltószer és az MWNT-k dózisai befolyásolnak.

A szerzői hozzájárulások

Y-QG javasolta a dolgozat ötletét. Y-QG, C-LS és Z-DX irányításával elkészítette az MR-folyadékokat és befejezte az MR-folyadékok vizsgálatát. Y-QG, C-LS és Z-DX közösen végezte el a cikk megírását. XJ segített az általános bemutatás és a kísérleti adatok lektorálásában.

Finanszírozás

Ezt a tanulmányt anyagilag támogatta a Kínai Kiváló Fiatal Ösztöndíjasok Nemzeti Tudományos Alapítványa (51625803), a kínai Oktatási Minisztérium Yangtze-folyó Ösztöndíjas Kiváló Professzora, Jiangsu tartomány Kiváló Professzora (Kulcsfinanszírozás). Tízezer Tehetség Program (Innovációs Vezető Tehetségek), és a Jiangsu tartomány 333 Tehetség Programja. Ezeket a támogatásokat hálásan köszönjük.

Enyilatkozat az összeférhetetlenségről

A szerzők kijelentik, hogy a kutatást olyan kereskedelmi vagy pénzügyi kapcsolatok hiányában végezték, amelyek potenciális összeférhetetlenségként értelmezhetők.