磁流變液(動性可控的新型流體)

相關知識

磁流變材料

磁流變材料是一種“智慧型材料”, 它一般是微米級或納米級的鐵磁顆粒 (一般為羰基鐵顆粒) 沉浸在非磁性載液中所形成的懸浮液, 同時還有少量的其他輔助溶液。根據載液的不同可以分為磁流變液和磁流變脂。磁流變材料中的鐵磁顆粒的體積分數通常在20%～40%之間, 它的流變學特性可以由外加磁場進行控制, 磁場強度不同, 磁流變材料所呈現出的性能也不一樣, 磁流變材料的這種特性被稱之為磁流變效應。

磁流變液簡介

磁流變液是由微米級可磁化顆粒均勻分散在特定載體母液和添加劑中所形成的特殊懸浮體系.在外加磁場作用下,表現出非牛頓流體的特性,在毫秒級時間內從自由流動的液體轉變為半固體甚至固體,呈現出強烈的可控流變特性.

主成分

磁流變液主要由分散顆粒 ——分散質、基液 ——分散介質、添加劑 (穩定劑)組成。

3.1 磁性顆粒: 製備MRF的軟磁性顆粒, 一般有羰基鐵粉、Fe3O4、鈷粉、鐵鈷合金及鎳鋅合金、複合軟磁性顆粒等。

磁流變液的分散顆粒包括磁性顆粒和非磁性顆粒兩種,形狀主要是微米和納米級的球形橢球形、柱形、啞鈴形、正六邊形顆粒。①磁性顆粒主要含有Fe3O4、Fe3N、Fe、Co、Ni等微粒, 鐵鈷合金磁飽和度最大, 達到2.4T, 實際套用最多的是羰基鐵粉和純鐵粉, 其磁飽和度大約為2.1T;②非磁性顆粒主要有聚合物顆粒和無機非金屬顆粒, 如聚苯乙烯和矽石顆粒。

3.2 基液: 基液是軟磁性顆粒所能懸浮的連續媒介, 是磁流變液的重要組成成分。

如合成油、礦物油、水等液體都可以作為載液。Böse報導了用膠體作為載液, 製備出一種磁流變彈性體。Fuchs等人以聚合膠體為載液製備出了一種磁流變聚合膠體。

3.3 添加劑: 添加劑包括分散劑和防沉降劑等, 其作用主要是改善MRF的沉降穩定性、再分散性、零場黏度和剪下屈服強度。

分散劑主要有:油酸及油酸鹽、環烷酸鹽、磺酸鹽 (或酯) 、磷酸鹽 (或酯) 、硬脂酸及其鹽、單油酸丙三醇、脂肪醇、二氧化矽等。

防沉降劑主要有:高分子聚合物、親水的矽樹脂低聚物、有機金屬矽共聚物、超細無定形矽膠以及有機黏土和含氫鍵的低聚物等。

此外, Chin用納米級的磁性顆粒鹽、單油酸丙三醇、脂肪醇、二氧化矽等。防沉降劑主要有:高分子聚合物、親水的矽樹脂低聚物、有機金屬矽共聚物、超細無定形矽膠以及有機黏土和含氫鍵的低聚物等。