[發明專利]一種纖維狀復合材料磁流變液及其制備方法

在審

• 申請號: 202111521320.8
• 申請日: 2021-12-13
• 公開（公告）號: CN114255955A
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 劉豐華;田兆霞;張雪婷;肖威;許高杰
• 申請（專利權）人: 盱眙縣凹土應用技術研發與成果轉化中心;中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: H01F1/44
• 分類號: H01F1/44;H01F41/02
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 劉誠午

本發明公開了一種纖維狀復合材料磁流變液，包括：分散相和分散液，所述分散相分散于分散液中，所述分散液為甲基硅油和/或羥基硅油，所述分散相為纖維狀凹凸棒石?四氧化三鐵復合顆粒，所述四氧化三鐵附著在纖維狀凹凸棒石表面。該磁流變液具有較好的抗沉積率，且具有較高的剪切力。本發明還公開了一種纖維狀復合材料磁流變液的制備方法，該制備方法簡單高效。

技術領域

本發明屬于制備技術領域，具體涉及一種纖維狀復合材料磁流變液及其制備方法。

背景技術

磁流變液是由磁性顆粒(分散相)與基礎液體(分散液)混合而成的復雜流體，在磁場作用下磁性顆粒形成鏈或柱狀結構使得懸浮液可發生類似液體-固體的轉變。磁流變液的這種流變性能連續可調、快速響應(幾毫秒)和可逆轉變的奇特性質，使其成為最佳的軟硬程度可調的智能材料。利用磁流變液可以實現機電一體化的智能控制，用于制造阻尼系統、減震降噪系統、機電耦合控制、機器人部件和康復器材，等等。

磁性顆粒作為磁流變液的重要組成部分，其形貌、尺寸、結構和磁性能直接影響著磁流變液的綜合性能。目前使用最多的磁性顆粒多為商用的鐵基磁性材料，雖然鐵基磁性材料擁有非常出眾的力學性能，但由于其密度較大導致磁流變液的沉降穩定性較差，限制了磁流變液的性能發揮和實際應用。

沉降理論表明固液分散體系中固態顆粒的懸浮穩定性除與顆粒密度相關外，還與顆粒的尺寸、形貌密切相關，磁流變液粒徑通常大于1.0μm，為了克服懸浮粒子與介質間的較大比重差造成的沉降問題及團聚問題，人們采用眾多的表面活性劑或懸浮劑對懸浮粒子表面進行兩親性處理，通常為金屬皂類、硬脂酸類活性劑等，但這些有機活性劑的加入往往會影響磁流變液的穩定性，除了沉降板結等問題外的另一限制磁流變液應用的問題是在高速運動部件間磨損問題，這種磨損造成后果是磁流變液本身的明顯稠化導致零場粘度急劇上升，另外引起運動零件的損壞。

同時現有的磁流變液采用的分散相一般是微米級的羰基鐵粉，其密度較大；而常用的分散介質是硅油，其密度較小。分散相與分散介質間的密度差較大，易引起分散相顆粒的沉降，從而影響磁流變液在長期工作中的穩定性。

已有研究表明各向異性納米顆粒分散體系由于具有特殊的表界面效應，其一般具有更好的分散穩定性和外場效應。

因此，亟需設計和開發具有不同形貌和結構的新型磁性復合顆粒來避免磁流變液的抗沉積率較低，剪切力較低的問題。

發明內容

本發明提供了一種纖維狀復合材料磁流變液，該磁流變液具有較好的抗沉積率，且具有較高的剪切力。

一種纖維狀復合材料磁流變液，包括：分散相和分散液，所述分散相分散于分散液中，所述分散液為甲基硅油和/或羥基硅油，所述分散相為纖維狀凹凸棒石-四氧化三鐵復合顆粒，所述四氧化三鐵附著在纖維狀凹凸棒石表面。

本發明提供了的纖維狀凹凸棒石的作用是利用所述纖維狀凹凸棒石的孔洞吸附四氧化三鐵的前驅物，并利用所述纖維狀凹凸棒石本身的硅羥基與四氧化三鐵前驅物反應，以達到在所述纖維狀凹凸棒石表面原位生長四氧化三鐵，形成的非均相纖維狀凹凸棒石-四氧化三鐵復合顆粒為磁性一維材料，該磁性一維材料具有較高的長徑比，各向異性，具有較好的分散穩定性和外場效應，并且通過該磁性一維材料在分散體系中的相互交聯形成網絡結構，通過網絡結構的支撐效應提升凹凸棒石-四氧化三鐵復合顆粒的懸浮穩定性，從而獲得具有較高抗沉積率的磁流變液。

所述的分散相在纖維狀復合材料磁流變液的含量為10-20vol％。含量較低時纖維狀凹凸棒石-四氧化三鐵復合顆粒較難形成網絡結構而產生不了明顯的網絡支撐效應。含量過高時導致磁流變液的零場粘度較高，同時影響凹凸棒石-四氧化三鐵復合顆粒在外磁場作用下的取向行為，容易導致磁流變效率降低。