Research into the Properties of Magnetic Fluids Produced by Milling Technology

• Autorzy: Szczęch Marcin , Horak Wojciech

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0054.4665

Warianty tytułu

PL

Badania właściwości cieczy magnetycznych wytworzonych w technologii mielenia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Magnetic fluids are substances with controllable rheological properties, containing nano- or micro- sized particles with magnetic properties suspended in a carrier fluid. The production of such fluids poses various challenges, but the critical issue is the fabrication of magnetically active particles of known size and required properties. They are usually produced using the ‘bottom-up’ method, where larger structures are formed during chemical synthesis and physical processes. This method is the most economical and practical in terms of efficiency, mainly when producing nanoparticles. The essence of the second method, ‘top-down,’ involves the fragmentation of the material, mainly through chemical-mechanical processes like milling. This method takes more time but does not involve the generation of environmentally harmful substances. It is characterized by simplicity and provides greater control over the sizes of the produced particles. The paper presents the results of research on the production of magnetic fluids based on carbonyl iron powder, which was fragmented using a planetary micro-mill. Powders differing in particle size and magnetic properties were considered. Oleic acid and oleoyl sarcosine were used as surfactants. Particle size and rheological properties of the obtained magnetic fluids were examined. The aim of the study was to determine the feasibility of producing magnetic fluids on a laboratory scale with designed physicochemical parameters. The research outcome is developing a procedure for obtaining a magnetic fluid that combines ferrofluid and magnetorheological fluid characteristics.

PL

Ciecze magnetyczne to substancje o sterowalnych właściwościach reologicznych, zawierające nano- lub mikrocząstki o właściwościach magnetycznych, zawieszone w cieczy. Problematyka wytwarzania tego typu cieczy obejmuje szereg wyzwań, jednak kluczowym zagadnieniem jest sposób wytwarzania aktywnych magnetycznie cząstek o znanym rozmiarze i wymaganych właściwościach. W większości przypadków wytwarzane są one metodą „bottom-up”, czyli większe struktury powstają podczas syntezy chemicznej oraz przy pomocy procesów fizycznych. Jest to metoda najbardziej ekonomiczna i praktyczna ze względu na wydajność, szczególnie w przypadku wytwarzania nanocząstek. Istota drugiej metody „top-down” polega na rozdrabnianiu materiału, głównie za pomocą procesów chemiczno-mechanicznych jak mielenie. Wiąże się to z dłuższym czasem, ale metoda ta nie wiąże się z generowaniem szkodliwych dla środowiska substancji. Cechuje się ona prostotą oraz występuje większa możliwość kontroli rozmiarów wytwarzanych cząstek. W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczących wytwarzania cieczy magnetycznych na bazie proszku żelaza karbonylkowego, który rozdrabniano z wykorzystaniem mikromłynka planetarnego. Wzięto pod uwagę proszki różniące się wielkością cząstek oraz właściwościami magnetycznymi. Jako surfaktant zastosowano kwas oleinowy oraz sarkozynian oleilowy. Zbadano wielkość cząstek oraz właściwości reologiczne otrzymanych cieczy magnetycznych. Celem pracy było określenie możliwości wytwarzania cieczy magnetycznych w skali laboratoryjnej o projektowanych parametrach fizykochemicznych. Rezultatem prac jest opracowanie procedury otrzymywania cieczy magnetycznej łączącej cechy ferrocieczy oraz cieczy magnetoreologicznej.

Słowa kluczowe

EN

magnetic fluid; ferrofluid; magnetorheological fluid; micromilling; carbonyl iron

PL

ciecz magnetyczna; ferrociecz; ciecz magnetoreologiczna; mikromielenie; żelazo karbonylkowe

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2024
• Tom: nr 1
• Strony: 127--133
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Szczęch Marcin

• AGH University of Krakow, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, A. Mickiewicza 30 Ave., 30-059 Krakow, Poland,

• https://orcid.org/0000-0002-1997-357X

autor

Horak Wojciech

• AGH University of Krakow, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, A. Mickiewicza 30 Ave., 30-059 Krakow, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-2258-4233

Bibliografia

• 1. Odenbach S.: Ferrofluids-magnetically controlled suspensions, Colloids and Surface, 217, 2003, pp. 171–178, https://doi.org/10.1016/S0927-7757(02)00573-3.
• 2. Vekas L.: Ferrofluids and Magnetorheological Fluids, Advances in Science and Technology, 54, 2008, pp. 127–137, https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AST.54.127.
• 3. Vikram G.K., Kolekar S., Madivalar Ch.: Preparation of magnetorheological fluids using different carriers and detailed study on teir properties, American Journal of Nanotechnology, 6(1), 2015, pp. 7–15, doi: 10.3844/ajnsp.2015.7.15.
• 4. Raouf I., Gas P., Kim H.S.: Numerical Investigation of Ferrofluid Preparation during In-Vitro Culture of Cancer Therapy for Magnetic Nanoparticle Hyperthermia, Sensors, 21(16), 2021, pp. 1–19, doi: 10.3390/s21165545.
• 5. Rosensweig, R.E.: Ferrohydrodynamics, Cambridge University Press, Cambridge 1985.
• 6. Nalle F., Wahid R., Wulandari I., Sabarudin A.: Synthesis and characterization of magnetic Fe3O4 nanoparticles using oleic acid as stabilizing agent, Rasayan Journal of Chemistry, 12, 2019, pp. 14–21, doi: 10.31788/RJC.2019.1214082.
• 7. Priyadarshana G., Senaratne A., de Alwis A., Karunaratne V., Kottegoda N.: Synthesis of Magnetite Nanoparticles by Top-Down Approach from a High Purity Ore, Journal of Nanomaterials, 2015, pp. 1–8, doi: 10.1155/2015/317312.
• 8. Arbain R., Othman M., Palaniandy S.: Preparation of iron oxide nanoparticles by mechanical milling, Minerals Engineering, 24, 2011, pp. 1–9, doi: 10.1016/j.mineng.2010.08.025.
• 9. Petrovsky E., Alcalá M.D., Criado J., Matys Grygar T., Kapička A., Subrt, J.: Magnetic properties of magnetite prepared by ball-milling of hematite with iron, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 210, pp. 257–273 (2000), DOI: 10.1016/S0304-8853(99)00624-1.
• 10. Carvalho J.F., Medeiros S., Morales Torres M., Dantas A., Carriço A.: Synthesis of magnetite nanoparticles by high energy ball milling, Applied Surface Science, 275, pp. 84–87 (2013), DOI: 10.1016/j.apsusc.2013.01.118.
• 11. Rodrigues E.C., Morales Torres M., Medeiros S., Suguihiro N., Baggio-Saitovitch E.: Pluronic coated sterically stabilized magnetite nanoparticles for hyperthermia applications, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 416, 2016, p. 440, DOI: 10.1016/j.jmmm.2016.05.033.
• 12. Guo Y.-Q., Xu Z.-D., Chen B.-B., Ran Ch.-S., Guo W.-Y.: Preparation and Experimental Study of Magnetorheological Fluids for Vibration Control, The International Journal of Acoustics and Vibration, 22, 2017, pp. 194–200, DOI: 10.20855/ijav.2017.22.2464.
• 13. Turczyn R., Kciuk M.: Preparation and study of model magnetorheological fluids, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 27, 2008, pp. 131–134.
• 14. Almásy L., Creanga D., Nadejde C., Rosta L., Pomjakushina E., Ursache-Oprisan M.: Wet milling versus co-precipitation in magnetite ferrofluid preparation, Journal of the Serbian Chemical Society, 80, 2014, pp. 53–53, DOI: 10.2298/JSC140313053A.
• 15. Vekas L.: Ferrofluids and Magnetorheological Fluids, Advances in Science and Technology, 54, pp. 127–136, DOI: 10.4028/www.scientific.net/AST.54.127.