Introduction

Magnetorheological (MR) fluid é um tipo de material inteligente típico com propriedades reológicas magnéticas únicas caracterizadas por uma alteração reversível na viscosidade e tensão de cedência sob campo magnético (Kim et al, 2013), que tem sido amplamente aplicado em muitos campos, tais como selagem (Mitamura et al., 2008), entrega de medicamentos-alvo (Kim e Kim, 2003; Oh e Park, 2011), lubrificação (Arruebo et al., 2007), remoção de poluentes da água (Goldowsky, 1980), amortecedores (Olabi e Grunwald, 2007; Ferroudj et al., 2013; Zong et al., 2013; Zhu et al., 2018), freios (Mangal e Kumar, 2015), etc. Rabinow (1948) preparou o fluido original de MR composto por partículas magnéticas e líquido portador em 1948. Xu et al. (2003) relataram que os fluidos de MR podem se transformar entre sólido e líquido devido à existência das partículas magnéticas; especificamente, as partículas de ferro são magnetizadas e os fluidos de MR podem ser trocados rapidamente de líquido para sólido na presença de um campo magnético, enquanto recuperam seu estado líquido quando o campo magnético é removido. A conversão instantânea de sólido e líquido pode ser usada para ajustar a rigidez e o amortecimento dos fluidos de MR. Durante décadas, muitos pesquisadores têm se dedicado ao estudo de fluidos de MR. Atualmente, as partículas ferromagnéticas adotadas para preparar fluidos de MR são principalmente partículas de ferro carbonilo (CI) com diâmetro geralmente de 0,1-10 μm, e a fração de volume das partículas ferromagnéticas é geralmente de 20-40%. Entretanto, a densidade de uma partícula ferromagnética é muito maior do que a dos fluidos portadores, o que definitivamente levaria a uma sedimentação óbvia, restringiria as propriedades reológicas dos fluidos de MR e reduziria a capacidade de ajuste e absorção de choque dos dispositivos de MR. Portanto, muitos pesquisadores têm proposto vários métodos para preparar fluidos de MR de alto desempenho com melhor estabilidade de sedimentação (Tian et al., 2016). Thomas (1966) obteve pó de elemento de cobalto através do aquecimento dos compostos carbonílicos e tomou pó de cobalto como partículas magnéticas para preparar fluidos de MR. Kormann (Kormann et al., 1996) desenvolveram fluidos de MR constituídos por partículas nanométricas magnéticas que melhoraram muito a resistência ao cisalhamento e encurtaram o tempo de resposta. Foister (1997) adicionou dois tipos de partículas de ferro com tamanhos diferentes aos fluidos portadores, indicando que a tensão de cisalhamento dos fluidos de MR tinha melhorado muito através deste método. Ulicny e Mance (2004) estudaram a propriedade antioxidante dos fluidos de MR e propuseram um método de revestimento com uma camada de níquel na superfície das partículas ferromagnéticas para melhorar a resistência à oxidação a longo prazo dos fluidos de MR. Cheng et al. (2009) empregaram o ácido triacético N-glicose etileno diamina, que pode formar uma rede de revestimento de partículas CI para reduzir a taxa de sedimentação via ligações de hidrogênio em água. Du et al. (2010) adotaram a teoria do equilíbrio hidrofílico-lipofílico para escolher o surfactante e descobriram que os surfactantes poderiam aumentar a estabilidade de sedimentação dos fluidos de MR, enquanto diminuiriam as propriedades magnéticas das partículas ou as propriedades reológicas dos fluidos de MR em algum grau. Kim e Choi (2011) empregaram compostos poliméricos como um fluido portador e descobriram que a dispersão de partículas CI em uma mistura de poliisobutileno/polibuteno (PIB/PB) em vez do óleo mineral poderia melhorar a estabilidade e as propriedades reológicas dos fluidos de MR. Sedlacik et al. (2011) revestiram as ligações de flúor na superfície das partículas de IC expondo as partículas de IC ao plasma de argônio e octafluorociclobutano e concluíram que o fluido de MR baseado em partículas de IC modificadas no plasma apresenta melhor estabilidade do que aquele com partículas de IC puras. Dong et al. (2012) introduziram um novo fluido MR para melhorar as propriedades do MR ao dispersar Fe76Cr2Mo2Sn2P10B2C2Si4 partículas de liga amorfa em óleo de silicone e descobriram que o efeito MR e as propriedades de estabilidade de sedimentação dos fluidos MR contidos amorfos melhoraram significativamente com intensidades de campo mais baixas. Kim e Choi (2011) prepararam a solução polimérica resolvendo PEO em água destilada e adquiriram um fluido MR a partir da distribuição de ferro carbonilo em uma solução polimérica, no entanto, o desencontro de partículas magnéticas e do líquido portador ainda não foi superado a fim de fazer consideráveis avanços na melhoria da estabilidade de sedimentação de fluidos MR.

Currentemente, tornou-se um tópico quente ao adotar as partículas compostas para preparar fluidos MR a fim de melhorar a estabilidade e as propriedades reológicas dos fluidos MR. Cho et al. (2004) obtiveram as partículas magnéticas de baixa densidade através do revestimento de partículas CI com polimetil metacrilato (PMMA). Qiao et al. (2010) prepararam os ferrofluidos Fe3O4 revestidos com polietilenoglicol (PEG) suspendendo as nanopartículas de Fe3O4 revestidas com PEG em um líquido portador oligomérico PEG-400, e investigaram seu comportamento de fluxo constante magnetorheológico. Jiang et al. (2010) adotaram o poli (metacrilato de metila) revestido (PMMA) para revestir a superfície de partículas CI, a fim de obter partículas compostas CI-PMMA e descobriram que o fluido MR preparado com base em partículas CI-PMMA apresentava melhor estabilidade de sedimentação. Lopez-Lopez et al. (2012) prepararam o fluido MR com base nos 50% de volume de partículas de ferro revestidas com sílica e concluíram que 50% de volume é o limite superior de concentração de partículas em tais fluidos MR. Liu et al. (2012) estudaram as recentes pesquisas sobre a síntese de partículas magnéticas compostas poliméricas como fase dispersa em fluidos de MR e descobriram que tanto a morfologia da superfície como a relação de massa da camada polimérica têm influência sobre o efeito e a estabilidade dos fluidos de MR. Sutrisno et al. (2013) prepararam um fluido MR com alta viscosidade baseado em partículas de ferro-polímero enxertadas, exibindo excelente estabilidade termo-oxidativa, bem como viscosidade quase constante. Mrlik et al. (2013) adotaram clorofórmato de colesteril para revestir a superfície de partículas CI e descobriram que a taxa de sedimentação de fluidos MR com base nas partículas compostas preparadas diminuiu muito devido a uma melhor compatibilidade entre as partículas e o óleo de silicone. Em geral, a adoção de partículas compostas pode melhorar muito a estabilidade dos fluidos de MR; entretanto, ainda há muitas deficiências a serem melhoradas, ou seja, as camadas de revestimento não são compactadas e estáveis o suficiente, o que levaria a uma redução insatisfatória na densidade das partículas, resultando em um aumento inesperado da taxa de sedimentação. Portanto, é urgente investigar e escolher partículas compostas razoáveis, bem como métodos de preparação.

Neste trabalho, foram adotados MWNTs para revestir partículas CI através da tecnologia de enxerto para reduzir a densidade de partículas CI e a influência das dosagens do agente de enxertia e MWNTs foram testadas. Além disso, foram preparados fluidos de MR com partículas de IC revestidas com MWNTs e o efeito do revestimento foi estudado através da análise topográfica da superfície, densidade das partículas e propriedades magnéticas das partículas magnéticas compostas. Além disso, a propriedade de redispersibilidade e as taxas de sedimentação foram observadas para confirmar o efeito das partículas de IC revestidas na melhoria da estabilidade dos fluidos de MR.

Preparação de fluidos de MR

Materiais e Equipamentos

Partículas de IC original (tap-density: 4,2 g/cm3, tamanho médio: 1,9 μm) revestidas com MWNTs (diâmetro do tubo: 8-15 nm) são adotadas como partículas magnéticas pelo processo de enxerto com ácido P-aminobenzóico (PABA). O óleo de metil silicone (a densidade: 0,963 g/cm3, a viscosidade dinâmica: 0,482 Pa-s) é empregado como líquido portador em fluidos MR. E alguns aditivos são utilizados como dispersante, lubrificante e agente anti-sedimentação, que inclui parafina líquida, grafite e bentonite. Entretanto, água destilada é utilizada como solvente em todo o processo da experiência. Quanto aos principais equipamentos adotados neste papel, o misturador elétrico é adotado para que a solução seja misturada uniformemente, e o limpador ultra-sônico é responsável pela dispersão uniforme da solução, pois a dispersão ultra-sônica pode destruir a força Coulomb e a força van der Waals entre pequenas partículas. Além disso, o forno a vácuo contribui para a secagem do líquido misturado obtido com temperatura apropriada de 70°C.

Preparação de partículas CI revestidas com MWNTs

Os MWNTs são uma espécie de alotrópodes de carbono cujos diâmetros de tubo são de nanômetros a décadas de nanômetro com forma de filamento e comprimento de microns em média. Além disso, os MWNTs são materiais leves com densidade de cerca de 2 g/cm3 à temperatura ambiente, que é metade da densidade de partículas CI (4,2 g/cm3). Portanto, a densidade das partículas de IC seria muito reduzida quando revestidas com MWNTs na superfície, acompanhando com uma ligeira ou mesmo desprezível diminuição do magnetismo das partículas revestidas devido à presença de catalisador de ferro em MWNTs. Consequentemente, os MWNTs são adotados como materiais de revestimento para preparar as partículas magnéticas compostas.

É um processo essencial para formar uma camada de MWNTs na superfície das partículas de IC para preparar as partículas magnéticas compostas. Neste estudo, a tecnologia de enxerto de superfície adotada para formar a camada de MWNTs, que pode ser descrita como fazendo uma reação de enxerto entre os grupos ativos na superfície das partículas. Para ser específico, os orgânicos com monômeros adequados são escolhidos na polimerização in-situ, e os materiais poliméricos são revestidos na superfície das partículas, ou seja, na modificação da superfície. Um agente de enxertia chamado ácido aminobenzóico (PABA) é empregado no processo de enxertia que tem dois grupos, hidroxi (-OH) e amidogênio (-NH2). O hidroxi (-OH) pode combinar com o carbonil (-C=O) existente na superfície das partículas de IC e o amidogênio (-NH2) pode combinar com o carboxil (-COOH) nos MWNTs sob certas condições, contribuindo para a apresentação dos resultados que os MWNTs revestidos hermeticamente na superfície das partículas de IC, como mostrado na Figura 1.

FIGURA 1
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Figura 1. O diagrama esquemático do processo de enxertia.

O processo de enxertia não é espontâneo, portanto a ultra-sonicação e a agitação mecânica são adotadas simultaneamente para induzir o processo de enxertia e aumentar o efeito do revestimento. O tratamento ultra-sônico pode induzir o PABA a construir pontes entre partículas CI e MWNTs a fim de modificar suas superfícies de contato e formar grupos funcionais de interação entre ligações não covalentes. Naturalmente, há duas notas que devem ser enfatizadas. Primeiro, a ultra-sonicação e a agitação mecânica da intensidade ultra-sônica devem ser controladas em uma faixa razoável, que é comumente definida entre 300 e 400 W. Se a intensidade ultra-sônica foi definida muito baixa, é difícil causar o processo de enxertia, caso contrário, a camada formada de MWNTs é destruída. Segundo, a compactação do revestimento está intimamente relacionada à temperatura, quando a temperatura superior a 70°C os MWNTs são propensos a se entrelaçar entre si, e quando a temperatura é inferior a 50°C é difícil para a ocorrência da reação de enxertia, portanto a temperatura é normalmente ajustada entre 50 e 70°C.

O processo de preparação das partículas de IC revestidas com MWNTs é como descrito abaixo, como mostrado na Figura 2. Primeiro passo, os PABA são dispersos na água destilada através do aquecimento em banho-maria durante 1-2 h com a temperatura de 60°C. Passo dois, as partículas de IC são dissolvidas na solução misturada sob a dispersão ultra-sônica suave durante cerca de 15-20 min, e depois sob a onda ultra-sônica suave emitida pela limpadora ultra-sônica com a freqüência de 60 Hz os MWNTs são adicionados à solução acima com agitação mecânica pelo misturador elétrico durante ~3-4 h. Passo três, em geral o líquido misturado obtido é seco por estufa a vácuo com a temperatura de 70°C e o grau de vácuo negativo, depois disso o pó seco é moído e peneirado em partículas por peneira de 100 mesh. De fato, quanto maior for o grau de vácuo, melhor será o efeito da secagem, e depende principalmente do grau de vácuo disponível fornecido pela estufa de vácuo adotada.

FIGURA 2
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Figure 2. Processo de preparação de partículas de IC revestidas com MWNTs.

Processo de preparação de fluidos de MR

Existem dois processos principais na preparação de fluidos de MR, um é sobre a preparação de partículas de IC revestidas com MWNTs; o outro é sobre a mistura de partículas magnéticas, líquido portador e aditivos. O processo detalhado é o mostrado na Figura 3. Primeiramente, as partículas de IC revestidas com MWNTs são adicionadas ao líquido portador, e depois agitadas pelo misturador elétrico por ~2-3 h para que o líquido se disperse uniformemente. Em seguida, a cada 2 h diferentes tipos de aditivos incluindo dispersante, lubrificante e agente anti-sedimentação são adicionados quantitativamente em seqüência, ao mesmo tempo, fazendo o líquido manter a agitação contínua.

FIGURA 3
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Figure 3. Processo de preparação de fluidos de MR.

Resultados dos testes e análises

De acordo com o processo de preparação de partículas de IC revestidas com MWNT, havia seis tipos de partículas de IC revestidas com diferentes dosagens de agente de enxertia e MWNT que foram preparadas. Em seguida, testes de desempenho em série que incluíram topografia de superfície, densidade das partículas e propriedades magnéticas foram realizados com abordagem de controle variável passo a passo para determinar a melhor proporção de componentes, o que contribuiu para a preparação de fluidos de MR com melhor desempenho. Finalmente, testes de sedimentação dos fluidos MR foram realizados para confirmar o efeito do revestimento.

Topografia de superfície

É amplamente reconhecido que a qualidade do efeito do revestimento pode ser refletida intuitivamente pela topografia de superfície das partículas. Portanto, as partículas de CI preparadas revestidas com MWNTs, partículas de CI originais e MWNTs são observadas utilizando o microscópio eletrônico de varredura (SEM) com resolução de 1 nm, que pode apresentar inteiramente a topografia de superfície característica das partículas.

As micrografias eletrônicas das partículas de CI originais e MWNTs são as apresentadas na Figura 4. Entretanto, partículas de IC revestidas com MWNTs com diferentes dosagens de agentes de enxerto denominadas A1-A3 com dosagens gradualmente aumentadas de agentes de enxerto, são observadas, como mostrado na Figura 5. Elas mostram que as superfícies das partículas de IC originais são esféricas e lisas, enquanto se tornam um pouco ásperas com algumas substâncias após o revestimento. O efeito do revestimento aumenta com o aumento das dosagens do agente de enxerto dentro de uma determinada faixa, enquanto estabiliza ou mesmo diminui quando está além do limite. A camada de revestimento da amostra A1 está longe de ser compactada, pois apenas poucos filamentos (MWNTs) são revestidos na superfície das partículas. Quanto à amostra A2, ainda é difícil revestir completamente a superfície das partículas CI. Enquanto para a amostra A3, os filamentos são relativamente óbvios através de entrelaçados e espalhados juntos na superfície esférica e quase todas as superfícies das partículas CI são revestidas com MWNTs, o que reflete que a dosagem do agente de enxertia é suficiente. Em geral, o agente de enxerto é influente na topografia da superfície e as dosagens do mesmo devem merecer grande atenção, pois tem um papel importante na qualidade do efeito do revestimento. E após comparação, a amostra A3 é considerada a que tem a melhor proporção de agente de enxertia neste passo.

FIGURA 4
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Figure 4. Os micrografos de (A) partículas originais de IC e (B) MWNTs.

FIGURA 5
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Figura 5. As micrografias eletrônicas de partículas compostas com diferentes dosagens de agente de enxerto.

Adicionalmente, as micrografias eletrônicas de partículas de IC revestidas com dosagens gradualmente aumentadas de MWNTs na ordem de A3, B1, B2, e B3 são observadas e como apresentado na Figura 6. Isto mostra que o efeito do revestimento é melhorado no início e depois diminuído gradualmente com o aumento sustentado de MWNTs, e o efeito do revestimento atinge o ideal na amostra B1 infestada com camada de revestimento compacta e homogênea preenchida com filamentos. Pode ser interpretado a partir do mecanismo de revestimento que MWNTs excessivos são mais inclinados a montar do que revestidos na superfície de partículas de IC durante o processo de auto-montagem, resultando na agregação de MWNTs até puxar para fora os filamentos na superfície das partículas de IC e destruir a camada de revestimento. Portanto, as dosagens de MWNTs devem ser controladas dentro de uma faixa razoável para se obter um efeito de revestimento relativamente satisfatório. Além disso, a amostra B1 é considerada como a partícula magnética dos fluidos MR neste papel com seu melhor efeito de revestimento.

FIGURA 6
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Figure 6. As micrografias eletrônicas de partículas compostas com diferentes dosagens de MWNTs.

Densidade das partículas

Densidade das partículas é um dos fatores diretos que afetam a estabilidade de sedimentação dos fluidos MR, pois a diferença de densidade entre as partículas CI e o líquido portador é a principal causa do problema de sedimentação dos fluidos MR, especialmente, quanto menor for a diferença de densidade entre as partículas CI e o líquido portador, melhor será a estabilidade e menor a taxa de sedimentação dos fluidos MR.

As densidades das partículas originais de IC e da amostra B1 são mostradas na Tabela 1, que são obtidas por cálculo utilizando o volume e a massa obtidos respectivamente pelo cilindro e pela balança eletrônica. Pode-se apresentar que a densidade de tap-density da amostra B1 é muito reduzida em relação às partículas originais do CI, que é de 4,2 a 1,55 g/cm3 com uma redução de 63,1%. É óbvio que os resultados dos testes são consistentes com a expectativa, pois os MWNTs são um tipo de material leve que pode reduzir a densidade das partículas compostas, o que é favorável para melhorar a estabilidade de sedimentação dos fluidos de MR.

TABLE 1
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Tabela 1. Comparação da densidade da torneira dos dois tipos de partículas magnéticas.

Propriedade magnética

Propriedade magnética é um índice significativo das partículas magnéticas, que pode afectar directamente a propriedade reológica magnética dos fluidos de MR. Além disso, as partículas magnéticas com melhor desempenho devem ter alta força de magnetização de saturação, menor magnetismo residual e baixa força coerciva simultaneamente.

A propriedade magnética das partículas é medida através de magnetômetro de vibração com campo magnético máximo de 1.600 kA/m, e as curvas de histerese magnética dos dois tipos de partículas magnéticas (partículas CI revestidas com MWNTs (amostra B1) e partículas CI originais) são mostradas na Figura 7. Pode-se concluir que a intensidade de magnetização de saturação da amostra B1 é ligeiramente inferior à das partículas de IC originais sob diferentes campos magnéticos. Isto coincide com o fato de que a intensidade de magnetização dos MWNTs é muito menor do que a das partículas originais de IC que levam à intensidade de magnetização das partículas compostas reduzidas a isso. Além disso, uma comparação adicional destes dois tipos de partículas magnéticas é mostrada na Tabela 2. Pode-se demonstrar que a intensidade de magnetização de saturação das partículas originais de IC é de 217 emu/g, enquanto 170 emu/g para a amostra B1 com uma redução de 21,7%. Em termos de magnetismo residual e força coerciva, a amostra B1 é um pouco maior do que as partículas de IC originais. Em conclusão, embora a propriedade magnética das partículas de IC revestidas com MWNT seja ligeiramente reduzida em relação às partículas de IC originais, ela ainda é superior às outras partículas magnéticas, tais como hematita, magnetita e maghemita. Portanto, as partículas de IC revestidas com MWNTs são muito apropriadas para a preparação de fluidos de MR.

FIGURA 7
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Figura 7. Comparação das curvas de magnetização de dois tipos de partículas ferromagnéticas (1G = 0,0795775kA/m).

TÁBULO 2
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Tábua 2. Comparação da propriedade magnética de dois tipos de partículas magnéticas.

Testes de estabilidade de fluidos MR

É amplamente reconhecido que a estabilidade dos fluidos MR inclui principalmente a redispersibilidade e a estabilidade de sedimentação. A redispersibilidade refere-se à capacidade de um aglomerado de fluidos de MR retornar ao seu estado original com excelente fluidez e homogeneidade, o que está estreitamente correlacionado com a aplicação prática de fluidos de MR. Entretanto, ainda não existe um sistema de avaliação padronizado para avaliá-lo. Portanto, o método natural de observação foi adotado para testar a redispersibilidade dos fluidos de MR. Após um certo período de tempo, a aglomeração e a redispersibilidade dos fluidos de MR são observadas através da oscilação ou agitação suave dos fluidos de MR. Os resultados da observação são os apresentados na Tabela 3. A Tabela 3 mostra que a redispersibilidade da amostra B1 é a melhor.

TÁBULO 3
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Tábua 3. Observação da redispersibilidade de fluidos de MR preparados.

Estabilidade da sedimentação é uma das propriedades mais importantes dos fluidos de MR que é avaliada pelas suas taxas de sedimentação calculadas pela seguinte equação (Guo et al., 2017). A razão de sedimentação é definida como:

razão de sedimentação(%)= volume do volume líquido sobrenadante de todo o líquido da mistura×100% (1)

As taxas de sedimentação das amostras de fluidos de MR com aumento gradual das dosagens do agente de enxerto, que são denominadas como A1-A3, são observadas, e os resultados são os mostrados na Tabela 4. Pode-se apresentar que a taxa de sedimentação diminui com o aumento das dosagens do agente de enxertia, ou seja, a taxa de sedimentação da amostra A1 é de 4,74%, enquanto que 2,80% para a amostra A2 até diminui para 1,84% para a amostra A3 após 60 dias. É óbvio que os resultados do teste são consistentes com o teste topográfico de superfície quando as dosagens do agente de enxertia estão dentro de uma determinada faixa. Quanto melhor for o efeito do revestimento, melhor será a estabilidade da sedimentação, pois a densidade das partículas compostas diminui significativamente.

TABLE 4
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Table 4. Taxa de sedimentação de fluidos de MR com diferentes dosagens de agente de enxerto.

Adicionalmente, as taxas de sedimentação de fluidos de MR com diferentes dosagens de MWNT, que são denominadas como B0-B3, são observadas, como mostrado na Figura 8. A amostra B0 é preparada com base na partícula original de IC, enquanto as amostras B1, B2 e B3 são preparadas com base nas partículas de IC revestidas com MWNTs com dosagens crescentes de MWNTs. Pode-se inferir que a estabilidade de sedimentação dos fluidos de MR é significativamente melhorada devido à adaptação dos MWNTs, a taxa de sedimentação da amostra B0 é de 22,47% após 60 dias, que é o valor máximo comparado com outras amostras, representando que a utilização de partículas de IC revestidas com MWNTs pode efetivamente reduzir as taxas de sedimentação dos fluidos de MR. Por outro lado, a taxa de sedimentação de fluidos de MR aumenta com o aumento das dosagens de MWNTs, ou seja, a taxa de sedimentação da amostra B1 é de 7,18%, enquanto 9,79% para a amostra B3, o que reflete que o excesso de MWNTs é desfavorável à melhoria da estabilidade de sedimentação de fluidos de MR, pois a interação entre as partículas será muito afetada por causa da introdução de materiais de revestimento. Portanto, as dosagens de MWNTs devem ser controladas em uma faixa racional.

FIGURA 8
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Figure 8. Taxa de sedimentação de fluidos de MR com as diferentes dosagens de MWNTs.

Conclusão

Neste trabalho, foram desenvolvidos fluidos de MR com partículas CI revestidas com MWNTs e o efeito de revestimento foi estudado através da densidade das partículas de topografia superficial, propriedades magnéticas das partículas magnéticas compostas e testes de estabilidade dos fluidos de MR preparados. Enquanto isso, a influência das dosagens do agente de enxerto e MWNTs no efeito do revestimento foi analisada para verificar o efeito das partículas de CI revestidas com MWNTs na melhoria da estabilidade da sedimentação. As conclusões são as seguintes:

(1) Os testes sobre as partículas compostas constituídas por topografia superficial, densidade de partículas e propriedade magnética indicam que as partículas compostas com dosagens adequadas de agente de enxerto e MWNTs irão beneficiar muito o efeito de revestimento, contribuindo para a implementação de partículas compostas com melhor desempenho. Além disso, a densidade das partículas diminuiu acentuadamente enquanto apenas uma ligeira diminuição da propriedade magnética, o que demonstrou que o material de revestimento é favorável para a melhoria da estabilidade de sedimentação enquanto desfavorável ao magnetismo. Portanto, é significativo equilibrar as vantagens e desvantagens causadas pela introdução de material de revestimento quando as partículas compostas são preparadas.

(2) Os testes de respersibilidade e sedimentação dos fluidos preparados para MR mostram que a estabilidade é muito melhorada com a introdução de MWNT devido à redução da gravidade específica. Entretanto, a propriedade de respersibilidade e as taxas de sedimentação dos fluidos de MR estão intimamente relacionadas com o efeito de revestimento das partículas compostas, que é afetado pelas dosagens do agente de enxerto e MWNTs.

Author Contributions

Y-QG propôs a idéia deste trabalho. Sob a orientação de Y-QG, C-LS, e Z-DX, preparamos fluidos de MR e terminamos o teste de fluidos de MR. Y-QG, C-LS, e Z-DX completaram em conjunto a redação do artigo. XJ ajudou na leitura de prova de apresentação geral e dados experimentais.

Funding

Este estudo é apoiado financeiramente pela National Science Foundation for Distinguished Young Scholars of China (51625803), Yangtze River Scholars Distinguished Professor do Ministério da Educação da China, Distinguished Professor da Província de Jiangsu (Key Funding). Programa Dez Mil Talentos (Innovation Leading Talents), e o Programa para a Província de Jiangsu 333 Talentos. Estes apoios são agradecidos.

Conflict of Interest Statement

Os autores declaram que a pesquisa foi realizada na ausência de quaisquer relações comerciais ou financeiras que pudessem ser interpretadas como um potencial conflito de interesses.

Arruebo, M., Fernandez-Pacheco, R., Ibarra, M. R., e Santamaría, J. (2007). Nanopartículas magnéticas para o fornecimento de medicamentos. Nano Today 2, 22-32. doi: 10.1016/S1748-0132(07)70084-1

CrossRef Full Text | Google Scholar

Cheng, H. B., Wang, J. M., Zhang, Q. J., e Wereley, N. M. (2009). Preparação de partículas magnéticas compostas e fluidos magnetoreológicos aquosos. Mat. inteligente. Estrutura. 18:085009. doi: 10.1088/0964-1726/18/8/085009

CrossRef Full Text | Google Scholar

Cho, M. S., Lim, S. T., Jang, I. B., Choi, H. J., e Jhon, M. S. (2004). Encapsulamento de partículas esféricas de ferro com PMMA e suas partículas magnetorheológicas. IEEE Trans. Magn. 40, 3036-3038. doi: 10.1109/TMAG.2004.830413

CrossRef Full Text | Google Scholar

Dong, X. F., Ma, N., Qi, M., Li, J. H., Guan, X. C., e Ou, J. P. (2012). Propriedades de fluidos magneto-reológicos baseados em micro-partículas amorfas. Trans. Metal não ferroso. Soc. China 22, 2979-2983. doi: 10.1016/S1003-6326(11)61559-8

CrossRef Full Text | Google Scholar

Du, C. B., Chen, W. Q., e Wan, F. X. (2010). Influência dos parâmetros HLB de surfactantes nas propriedades do fluido magneto-reológico. Fabricantes. Eng. 97-101, 843-847. doi: 10.4028/www.scientific.net/AMR.97-101.843

CrossRef Full Text | Google Scholar

Ferroudj, N., Nzimoto, J., Davidson, A., Talbot, D., Briot, E., Dupuis, V., et al. (2013). Nanopartículas de magémita e microesferas de magémita/sílica nanocomposta como catalisadores magnéticos Fenton para a remoção de poluentes da água. Aplic. Catal. B Environ. 136, 9-18. doi: 10.1016/j.apcatb.2013.01.046

CrossRef Full Text | Google Scholar

Foister, R. T. (1997). Fluidos Magnetorreológicos. Patente dos E.U.A. No 5667715. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office.

Google Scholar

Goldowsky, M. (1980). Novos métodos de vedação, filtragem e lubrificação com fluidos magnéticos. IEEE Trans. Magn. 16, 382-386. doi: 10.1109/TMAG.1980.1060587

CrossRef Full Text | Google Scholar

Guo, Y. Q., Xu, Z. D., Chen, B. B., Ran, C. S., e Guo, W. Y. (2017). Preparação e estudo experimental de fluido magnetorheológico para controle de vibração. Int. J. Acoust. Vibrato. 22, 194-200. doi: 10.20855/ijav.2017.22.2464

CrossRef Full Text | Google Scholar

Jiang, W. Q., Zhu, H., Guo, C. Y., Li, J., Xue, Q., Feng, J., et al. (2010). Partículas de ferro carbonilo revestidas com poli (metacrilato de metilo) e suas características magnetorheológicas. Polímero. Int. 59, 879-883. doi: 10.1002/pi.2794

CrossRef Full Text | Google Scholar

Kim, H. J., Kim, G. C., Lee, G. S., Hong, M. T., e Choi, H. J. (2013). Viscosidade de fluidos magnetoreológicos usando nanopartículas de ferro-silício. J. Nanosci. Nanotechnol. 13, 6005-6009. doi: 10.1166/jnn.2013.7638

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Kim, J. E., e Choi, H. J. (2011). Partícula magnética de ferro carbonilo dispersa em fluido viscoelástico e sua propriedade magnetoreológica. IEEE Trans. Magn. 47, 3173-3176. doi: 10.1109/TMAG.2011.2156396

CrossRef Full Text | Google Scholar

Kim, Y. S., e Kim, Y. H. (2003). Aplicação de fluido magnético de ferro-cobalto para vedação de óleo. J. Magn. Magn. Mat. 267, 105-110. doi: 10.1016/S0304-8853(03)00342-1

CrossRef Full Text | Google Scholar

Kormann, C., Laun, H. M., e Richter, H. J. (1996). Fluidos de MR com partículas magnéticas de tamanho nanométrico. Int. J. Modern Phys. B 10, 3167-3172. doi: 10.1142/S0217979296001604

CrossRef Full Text | Google Scholar

Liu, Y. D., Hong, C. H., e Choi, H. J. (2012). Microesferas de compósito magnético coloidal polimérico e suas características magneto-responsivas. Macromol. Res. 20, 1211-1218. doi: 10.1007/s13233-012-0198-8

CrossRef Full Text | Google Scholar

Lopez-Lopez, M. T., Kuzhir, P., Caballero-Hernandez, J., Rodríguez-Arco, L., Duran, J. D. G., e Bossis, G. (2012). Yield stress em suspensões magneto- reológicas perto do limite da fração de empacotamento máximo. J. Rheol. 56, 1209-1224. doi: 10.1122/1.4731659

CrossRef Full Text | Google Scholar

Mangal, S. K., e Kumar, A. (2015). Optimização dos parâmetros geométricos do amortecedor magneto-reológico utilizando o desenho da técnica experimental. Int. J. Mech. Mat. Eng. 10:4. doi: 10.1186/s40712-015-0031-1

CrossRef Full Text | Google Scholar

Mitamura, Y., Arioka, S., Sakota, D., Sekine, K., e Azegami, M. (2008). Aplicação de um selo de fluido magnético em bombas de sangue rotativas. J. Phys. Condens. Matter 20:204145. doi: 10.1088/0953-8984/20/20/204145

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Mrlik, M., Ilcikova, M., Pavlinek, V., Mosnáček, J., Peer, P., e Filip, P. (2013). Melhoria da termooxidação e estabilidade de sedimentação de partículas de ferro carbonilo revestidas covalentemente com grupos colesteril e sua influência na magnetorheologia. J. Colloid Interface Sci. 396, 146-151. doi: 10.1016/j.jcis.2013.01.027

PubMed Abstract | CrossRef Full Text | Google Scholar

Oh, J. K., and Park, J. M. (2011). Nanomateriais poliméricos superparamagnéticos à base de óxido de ferro: design, preparação e aplicação biomédica. Prog. Polímero. Sci. 36, 168-189. doi: 10.1016/j.progpolymsci.2010.08.005

CrossRef Full Text | Google Scholar

Olabi, A. G., e Grunwald, A. (2007). Desenho e aplicação de fluido magneto-reológico. Mater. Des. 28, 2658-2664. doi: 10.1016/j.matdes.2006.10.009

CrossRef Full Text | Google Scholar

Qiao, X. Y., Bai, M. W., Tao, K., Gong, X., Gu, R., Watanabe, H., et al. (2010). Comportamento imunorreológico dos ferrofluidos Fe3O4 revestidos de polietileno glicol. Nihon Reoroji Gakkaishi 38, 23-30. doi: 10.1678/rheology.38.23

CrossRef Full Text | Google Scholar

Rabinow, J. (1948). A embreagem do fluido magnético. Trans. Am. Inst. Eng. Elétrico. 67, 1308-1315. doi: 10.1109/T-AIEE.1948.5059821

CrossRef Texto Completo | Google Scholar

Sedlacik, M., Pavlinek, V., Lehocky, M., Mracek, A., Grulich, O., Svrcinova, P., et al. (2011). Partículas de ferro carbonilo tratadas com plasma como uma fase dispersa em fluidos magnetoreológicos. Colóide. Surf. A Physicochem. Eng. Aspects 387, 99-103. doi: 10.1016/j.colsurfa.2011.07.035

CrossRef Full Text | Google Scholar

Sutrisno, J., Fuchs, A., Sahin, H., e Gordaninejad, F. (2013). Partículas de ferro revestidas superficialmente através de polimerização radical de transferência atómica para fluido magnetoreológico de alta viscosidade termo-oxidativamente estável. J. Aplic. Polímero. Sci. 128, 470-480. doi: 10.1002/app.38199

CrossRef Full Text | Google Scholar

Thomas, J. R. (1966). Preparação e propriedades magnéticas das partículas de cobalto coloidal. J. Appl. Phys. 37, 2914-2915. doi: 10.1063/1.1782154

CrossRef Full Text | Google Scholar

Tian, Z. Z., Chen, F., e Wu, X. F. (2016). Um novo processo de preparação para fluido magnetorheológico com alta estabilidade de sedimentação. Mater. Fabricante. Processo. 31, 2030-2036. doi: 10.1080/10426914.2016.1198032

CrossRef Full Text | Google Scholar

Ulicny, J. C., e Mance, A. M. (2004). Avaliação do tratamento superficial com níquel electroless para pó de ferro usado em fluidos de MR. Mater. Sci. Eng. A. 369, 309-313. doi: 10.1016/j.msea.2003.11.039

CrossRef Full Text | Google Scholar

Xu, Z. D., Shen, Y. P., e Guo, Y. Q. (2003). Controle semi-ativo de estruturas incorporadas com amortecedores magnetoreológicos usando redes neurais. Mat. inteligente. Estruturas. 12, 80-87. doi: 10.1088/0964-1726/12/1/309

CrossRef Full Text | Google Scholar

Zhu, M., Yu, M., Qi, S., e Fu, J. (2018). Investigações sobre o tempo de resposta do elastômero magnetorheológico em modo de compressão. Mat. inteligente. Estrutura. 27:055017. doi: 10.1088/1361-665X/aab63e

CrossRef Full Text | Google Scholar

Zong, L. H., Gong, X. L., Xuan, S. H., e Guo, C. Y. (2013). Controle semi-ativo H infinito de suspensão de veículos ferroviários de alta velocidade com amortecedores magnetoreológicos. Sistema de veículos. Din. 51, 600-626. doi: 10.1080/00423114.2012.758858

CrossRef Full Text | Google Scholar

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