Что такое магнитореологическая жидкость?

Что такое магнитореологическая жидкость?

Магнитореологическая жидкость, покрытая поверхностно-активным веществом толщиной от 2 до 3 нм, стабильно диспергируется в таких средах, как масло или вода.

Он состоит из магнитных мелких частиц, таких как магнетит, смешивающих ферромагнетизм магнитных материалов с текучестью жидкостей. Эта жидкость может изменять свою вязкость и форму под воздействием магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом или аналогичными средствами, демонстрируя текучесть при изменении магнитных полей. В магнитном поле ее кажущаяся вязкость и удельный вес изменяются в зависимости от силы поля.

Применение магнитореологических жидкостей

Магнитореологические жидкости в основном используются в магнитных жидкостных уплотнениях, включая пылезащитные уплотнения в жестких дисках для предотвращения статического электричества и вакуумные уплотнения в оборудовании для производства полупроводников. Они также используются в динамиках и демпферах, все чаще в автомобильных амортизаторах и в качестве контрастных сред для диагностики рака в медицинской сфере.

Принцип магнитореологических жидкостей

Магнитореологическая жидкость содержит магнетит, действующий магнитно только в магнитном поле. Вне магнитного поля она ведет себя как обычная жидкость, но может выстраиваться как магнит при воздействии на нее. Магнитные частицы выстраиваются вдоль магнитных силовых линий между полюсами N и S, демонстрируя явление всплеска из-за взаимодействия ориентирующей силы и межфазного натяжения жидкости.

Частицы магнетита окисляются до немагнитного гематита при воздействии воздуха, что требует защитного поверхностно-активного покрытия для сохранения их магнитореологических свойств.

Типы магнитореологических жидкостей

Магнитеореологические жидкости различаются по типу растворителя, включая жидкости на основе углеводородного масла, воды и фторированного масла. Ключом к их формуле является выбор совместимого поверхностно-активного вещества с базовой жидкостью, что необходимо для предполагаемого применения.

Эти жидкости могут быть получены такими методами, как коагуляция, пиролиз, физическое осаждение из паровой фазы (PVD), лазерное испарение, химическое осаждение из паровой фазы и непрерывное вакуумное осаждение на активной поверхности жидкости, причем последнее включает поверхностно-активные вещества и масло на вращающемся вакуумном барабане и металле, нагретом примерно до 2000 °C для образования мелких частиц.

Структура магнитореологических жидкостей

Как магнитный коллоидный раствор, магнитореологическая жидкость содержит ферромагнитные частицы (например, марганцево-цинковый феррит или магнетит), слой поверхностно-активного вещества и базовую жидкость, такую ​​как вода или масло. Ферромагнитные частицы диаметром около 10 нм достигают стабильной дисперсии за счет взаимодействия с поверхностно-активным веществом и базовой жидкостью.

Оптимальный диаметр частиц составляет около 9 нм, при этом длина молекулы поверхностно-активного вещества составляет 1,5 нм, что позволяет сбалансировать необходимость предотвращения агломерации и обеспечения достаточного магнетизма за счет оптимизации концентрации металлического магнитного материала в жидкости.