Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Research into the Properties of Magnetic Fluids Produced by Milling Technology

Szczęch Marcin, Horak Wojciech

Tribologia

|

2024

|

nr 1

127--133

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.

2

Functional Nanocomposite Poly(phenylene sulphide) Fibres - Preliminary Studies

Kulpinski P., Czarnecki P., Niekraszewicz B., Jeszka J. K.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2016

|

Vol. 24, no. 4 (118)

20--26

EN

Composite poly(phenylene sulphide) (PPS) fibres and nonwovens were obtained by the melt blowing method. A specially designed twin screw extruder was used which allowed to perform several mixing cycles prior to final extrusion. Multiwall carbon nanotubes (CNTs) and carbonyl iron microparticles were used as the additives. To obtain possibly good dispersion of the modifiers in the polymer melt, the CNTs were first dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone and Fe microparticles were dispersed in polyethylene wax. Rheological characteristics of the melts and bulk composites, such as viscosity, loss and storage moduli, are similar to those reported by other groups; however, the contents of additives must be lower than in the case of bulk materials to assure satisfactory melt spinability. The fibres obtained show satisfactory mechanical characteristics and electromagnetic screening efficiency in the GHz region.

PL

W artykule zaprezentowano kompozytowe włókna oraz włókniny z poli(siarczku fenylenu) wytwarzane metodą melt-blown. Do formowania włókien zastosowano laboratoryjną wytłaczarkę dwuślimakową, której konstrukcja pozwala na wykonanie kilku cykli mieszania polimeru przed procesem formowania włókien. Jako modyfikatory zastosowano wielościenne nanorurki węglowe (CNTs) oraz cząstki żelaza o rozdrobnieniu mikrometrycznym. W celu otrzymania możliwe dobrej dyspersji modyfikatorów w polimerze, nanorurki węglowe zostały wstępnie rozprowadzone w N-metylo pirolidonie (NMP), natomiast mikrocząstki żelaza były zdyspergowane w niskocząsteczkowym wosku polietylenowym. Wykonano charakterystykę reologiczną stopów polimerowych zawierających modyfikatory. Określono również parametry mechaniczne włókien oraz oszacowano właściwości barierowe otrzymanych włóknin. Na podstawie uzyskanych wyników można stwierdzić, iż otrzymane włókna charakteryzują się stosunkowo dobrymi parametrami mechanicznymi oraz mają właściwości ekranujące w zakresie fal elektromagnetycznych o częstotliwości rzędu GHz.

3

Uretanowe elastomery magnetoreologiczne aktywowane polem magnetycznym

Boczkowska A., Awietjan S.

Polimery

|

2009

|

T. 54, nr 1

26-30

PL

Otrzymano, opracowane w ramach prac własnych, segmentowe elastomery uretanowe i uretanowomocznikowe (EPU 1,1 oraz EPU 1,25) i porównano ich wybrane właściwości z właściwościami żeli poliuretanowych (PU 80/20 i PU 70/30) uzyskanych na drodze mieszania produktów handlowych. Do elastomerów dodawano różne ilości cząstek ferromagnetycznych (żelaza karbonylkowego) wytwarzając w ten sposób uretanowe elastomery magnetoreologiczne (MRE). Utwardzano je w obecności pola magnetycznego otrzymując strukturę kolumnową z cząstek Fe. Metodą mikroskopii prześwietleniowej oraz SEM oceniano wpływ warunków uzyskiwania MRE na ich strukturę, stwierdzając istotną zależność od udziału cząstek żelaza w kompozycie. W przypadku zawartości większej niż 11,5 % obj. Fe struktura ta przypominała sieć. Metodą VSM badano, w kierunku równoległym i prostopadłym do ułożenia cząstek ferromagnetycznych, właściwości magnetyczne otrzymanych MRE. Zmiana tych właściwości zależy od struktury kompozytu oraz od siły przyłożonego zewnętrznego pola magnetycznego, pod działaniem którego rośnie wartość modułu ścinania a także modułu sprężystości postaciowej (G'').

EN

Urethane and urea-urethane segmental elastomers (EPU 1,1 and EPU 1,25) were synthesized and selected properties of them were compared with those of polyurethane gels (PU 80/20 and PU 70/30) prepared by mixing of commercial products (Table 1). Various amounts of ferromagnetic particles (carbonyl iron) were added to elastomers preparing in this way magnetorheological urethane elastomers (MRE). They were cured in magnetic field and column arrangement of Fe particles has been obtained. The effects of conditions of MRE preparation on their structures were evaluated using transmission microscopy and SEM and significant dependence on the amount of Fe particles in a composite was found (Fig. 1, 2). For Fe amount higher than 11.5 vol. % the structure looks like a net. Magnetic properties of MRE obtained were investigated by VSM method in directions parallel and perpendicular to magnetic particles arrangement (Fig. 5). The changes of properties depend on the composite structure and the power of external magnetic field applied, causing an increase in shear modulus (Fig. 3, 4, 6).

4

Magnetorheological characterisation of carbonyl iron based suspension

Kciuk M., Kciuk S., Turczyn R.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2009

|

Vol. 33, nr 2

135-141

EN

Purpose: The main aim of this article was to present the investigation results of magnetorheological fluids (MR) composed of carbonyl iron (CI) particles and analyse their flow behaviour in terms of the internal structure formation by a control of applied external magnetic field. The morphology, magnetic properties, sedimentation stability, and magnetorheological properties of the examined MR fluids were studied. Design/methodology/approach: Model MR fluid was prepared using silicone oil OKS 1050 mixed with carbonyl iron powder CI. Furthermore, to reduce sedimentation Aerosil 200 was added as stabilizers. In the purpose to determine the properties of the analyzed fluids the sedimentation and dynamic viscosity were investigated. Findings: Dynamic viscosity of investigated magnetorheological fluids rapidly and reversibly change in response to the applied external magnetic field. Moreover added particles of fumed silica inhibited sedimentation of carbonyl iron particles. Research limitations/implications: MR fluids with excellent properties can be applied in various fields of civil engineering, safety engineering, transportation and life science. They offer an outstanding capability of active control of mechanical properties. But there are no systematic published studies of factors affecting the durability of MR fluids and devices. There is very little information on the effects of exposing different MR fluids to temperature, for this reasons further efforts are needed in order to obtain even better results. Originality/value: The investigation results are reliable and could be very useful both for designers and the practitioners of many branches of industry.

5

Wpływ mikrostruktury na właściwości magnetoreologicznych elastomerów

Boczkowska A., Awietjan S.

Czasopismo Techniczne. Mechanika

|

2009

|

R. 106, z. 1-M

31-36

PL

Magnetoreologiczne elastomery (MREs) zawierające cząstki żelaza karbonylowego w osnowie poliuretanowej były wytwarzana i badane. Dzięki charakterystycznej mikrostrukturze kolumnowej MREs odpowiadają na działanie pola magnetycznego poprzez zmianę właściwości reologicznych. Zbadano próbki o różnym ułożeniu łańcuchów cząstek względem linii pola magnetycznego zastosowanego podczas pomiarów. Wytwarzano także próbki o izotropowym rozmieszczenie cząstek. Stwierdzono, że ukierunkowanie łańcuchów cząstek względem pola magnetycznego ma istotny wpływ na właściwości reologiczne MREs w polu magnetycznym. Moduł sprężystości postaciowej (G') silnie zależy od mikrostruktury MREs, a w szczególności od ułożenia cząstek. Uzyskane krzywe G'([omega]) były aproksymowane równaniem zgodnym z modelem Cassona. Uzyskano i porównano wartości naprężenia uplastyczniającego [tau]0 dla różnych MREs.

EN

In this work urethane magnetorheological elastomers (MREs) consisting of carbonyl-iron particles and a polyurethane matrix were manufactured and studied. Due to the characteristic columnar microstructure, MREs respond to the magnetic field by changing their rheological properties. The samples with different arrangement of particle chains relative to the magnetic field lines during measurement were studied. Also samples with the isotropic particles distribution were fabricated. The significant influence of the ferromagnetic particles arrangement on the rheological properties of the MREs in the relation to an external magnetic field was found. Storage modulus (G') strongly depend on the MREs microstructure, in particular on particles arrangement. Measured G'([omega]) curves were approximated with Casson's model. According to the approximation values of yield stress [tau]0 for different MREs were compared.

6

The influence of microstructural anisotropy on the magnetorheological effect in elastomer-based composites with iron particles

Boczkowska A., Awietjan S. F.

Kompozyty

|

2008

|

R. 8, nr 4

327-331

EN

The results presented in this paper are a part of the studies on development of magnetorheological elastomers based on ferromagnetic particles in a polyurethane matrix. The influence of the amount of the ferromagnetic particles and their arrangement in relation to the external magnetic field was investigated. Scanning electron microscopy was used to observe MRE microstructure. The particles orientation and their arrangement were also investigated with vibrating sample magnetometer (VSM). Rheological properties of obtained MREs were studied with and without application of an external magnetic field. It was found that the microstructure of the MRE depends on the amount of ferrous particles. The orientation of the iron particles into aligned chains is possible for a lower volume content of ferromagnetic filler. Magnetic measurements confirmed the existence of microstructure anisotropy for MREs with 1.5; 11.5; 18 and 25 vol. % of iron particles. This structural and magnetic anisotropy has not been found in the the MRE with 33 vol. % of carbonyl-iron. Both the particles content and their chains direction have significant effect on the rheological properties of magnetorheological urethane elastomers. Application of an external magnetic field leads to a significant increase in elastic modulus. Relative changes of storage modulus, calculated from obtained curves, show that the samples microstructure has a significant effect on their magnetorheological effect.

PL

Wyniki zamieszczone w tej pracy są częścią badań prowadzonych nad magnetoreologicznymi elastomerami zawierającymi cząsteczki ferromagnetyczne w poliuretanowej osnowie. Zbadano wpływ zawartości i sposobu rozmieszczenia cząstek w aspekcie zewnętrznego pola magnetycznego. Do obserwacji mikrostruktur MRE wykorzystano skaningowy mikroskop elektronowy. Ukierunkowanie i rozmieszczenie cząstek zbadano za pomocą magnetometru z wibrującą próbką (VSM). Właściwości reologiczne wytworzonych materiałów badano zarówno bez pola, jak i w zewnętrznym polu magnetycznym. Stwierdzono, że mikrostruktura MRE zależy od zawartości cząstek ferromagnetycznych. Ukierunkowanie cząstek w jednokierunkowe łańcuchy jest możliwe dla niższych zawartości ferromagnetycznego komponentu. Pomiary magnetyczne potwierdziły występowanie anizotropii strukturalnej dla MRE o zawartości 1,5; 11,5; 18 i 25% obj. cząstek żelaza. W przypadku kompozytów o zawartości 33% obj. żelaza karbonylkowego nie zaobserwowano strukturalnej i magnetycznej anizotropii. Na właściwości reologiczne elastomerów uretanowych ma wpływ zarówno zawartość cząstek, jak i kierunek łańcuchów przez nie tworzonych. Przyłożenie zewnętrznego pola magnetycznego prowadzi do znacznego wzrostu modułu sztywności. Względne zmiany modułu zachowawczego G , wyliczone z otrzymanych krzywych, świadczą o znaczącym wpływie mikrostruktury na uzyskiwany efekt magnetoreologiczny.