磁性流體粘滯特性的研究.pdf

1、本文主要研究了磁性流體的流變特性，特別是不同載液，不同固含量的磁性流體粘滯特性。 (1)論文中首先測(cè)定了毛細(xì)管流變儀的儀器常數(shù)，并使用毛細(xì)管流變儀測(cè)量了不同濃度磁性流體的粘度?？紤]到磁性納米顆粒在磁性流體中的分布情況、團(tuán)聚現(xiàn)象和表面活性劑的影響等，對(duì)Einstein粘度式做出了修正，并使用新的公式預(yù)測(cè)磁性流體的粘度。通過與不同載液、不同固含量的磁性流體實(shí)驗(yàn)粘度比較可以看出，在總固含量低于15％的情況下，新的粘度式誤差較小，可以滿

2、足使用精度的要求。論文中還考慮外加磁場(chǎng)的影響，結(jié)合流體動(dòng)力學(xué)理論，得到了可在一定磁場(chǎng)強(qiáng)度范圍內(nèi)使用的粘度式，并且與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。在磁場(chǎng)強(qiáng)度不太大的情況下，新的粘度式可以滿足使用精度的要求。 (2)文中研究了磁性流體粘度與流量的關(guān)系，并比較了不同固含量、表面活性劑用量以及溫度對(duì)低濃度磁性流體粘度的影響。結(jié)果表明，雙層表面活性劑互相影響，即使是同種表面活性劑，用量不同得到的樣品的固含量不同，粘度也不同。使用3g油酸鈉、5g P

3、EG制備的磁性流體固含量最低，粘度最高；3g油酸鈉、3g PEG制備的磁性流體固含量最高，粘度最低。由于磁性流體以水為載液，并且固含量較低，其粘度受到溫度的影響變化很大，隨著溫度的升高而下降。外磁場(chǎng)下磁性流體粘度變大，固含量越高這種變化越明顯。 (3)研究了球磨法制備的高濃度磁性流體的粘滯特性。實(shí)驗(yàn)所用的磁性流體有很好的時(shí)間穩(wěn)定性，在固定的剪切速率下粘度不隨剪切時(shí)間的延長(zhǎng)而變化。隨著剪切速率的增大，磁性流體表現(xiàn)出明顯的剪切變稀現(xiàn)

4、象，固含量越高，這種現(xiàn)象越明顯。同時(shí)，由于固含量的升高，磁性流體在磁場(chǎng)下的粘度很快增加。連續(xù)增加剪切速率后，對(duì)磁性流體施加逐步減小的剪切速率，得到了磁性流體的觸變環(huán)。由于剪切速率的連續(xù)作用，磁性流體在同一剪切速率下的粘度不同，有一定的滯后效應(yīng)，磁場(chǎng)條件下亦是如此。另外，文中用不同的本構(gòu)模型分析了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，關(guān)聯(lián)出了相關(guān)的非牛頓參數(shù)。比較分析結(jié)果可以看出，不論是否存在磁場(chǎng)，H-B模型都能很好地描述磁性流體的粘滯特性。 (4)以表面包

5、覆SiO<,2>的磁性流體為研究對(duì)象，研究了不同固含量的磁性流體的粘度與剪切速率的關(guān)系，剪切力與剪切速率、外加磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系。利用Bingham模型和H-B模型關(guān)聯(lián)了相關(guān)參數(shù)，其中H-B模型與磁性流體的粘滯特性關(guān)聯(lián)最好。研究了表面活性劑對(duì)剪切力的影響，對(duì)H-B模型進(jìn)行了修正。綜合考慮磁性顆粒/團(tuán)聚體的粒徑、表面活性劑層厚度、磁場(chǎng)強(qiáng)度以及溫度的影響，得到了磁性流體塑性粘度的預(yù)測(cè)公式。文中比較并分析了試驗(yàn)和本構(gòu)模型分析得到的屈服應(yīng)力，研究了