[发明专利]一种用于磁流变液的中空磁性Fe3

说明书

本发明公开一种用于磁流变液的中空磁性Fe₃O₄纳米掺杂微球，其为中空微球，所述中空微球的球壁包括磁性Fe₃O₄纳米颗粒和掺杂剂，所述掺杂剂选自石墨烯、氧化石墨烯、纳米石墨片、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管的至少一种。本发明采用中空磁性Fe₃O₄纳米掺杂微球作为磁流变液的磁性颗粒，一方面使磁性纳米颗粒具有更低的密度以及更好的分散性、稳定性，符合磁性颗粒的要求，另一方面，中空的铁纳米微球具有更高的比表面积、较大的内部空间以及更高的饱和磁感应强度，而且吸附性强，能够与分散剂均匀有效结合，从而有效提高磁性颗粒在基载液中的相容性；此外还能够进一步增加微粒比表面积和获得更高的磁化率，增强磁性颗粒的使用效果。

技术领域

本发明涉及一种用于磁流变液的中空磁性Fe₃O₄纳米掺杂微球、及其制备方法。

背景技术

磁流变液（Magnetorheological fluid, MRF）是一种近年来得到广泛关注和研究典型的智能材料，其性能决定着磁流变阻尼器的使用性能。它是由微米或纳米量级的铁磁颗粒分布于非磁性液体中所形成的悬浮液，主要包含磁性颗粒、基载液以及各种添加剂。磁性颗粒是磁流变液的组分之一，应具有较低的密度、较高的磁化率和较低的磁滞率、较好的稳定性以及较高的饱和磁感应强度，一般是软磁材料的球形颗粒，尺寸主要为微米级或者纳米级。Fe₃O₄具有较高的磁饱和率是常用的磁性颗粒之一，但是，其沉降稳定性问题仍困扰着国内外学者，并且限制其了进一步的应用。

为了解决磁流变液沉降稳定性问题，国内外专家做了一系列的研究：Cho 等人通过包覆聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）降低了颗粒的密度，通过这种方式，使得沉降问题得到了很好的解决，但是其在磁场下的屈服应力也相应的降低了； Fang 等人将羰基铁粉/聚苯乙烯（CI/PS）复合颗粒分散于润滑油中，提高了磁流变液的沉降稳定性的同时，还具有较好的流变效应，但降低了磁饱和率；张建等人通过聚丙烯酸丁酯（PBA）对羰基铁粉颗粒进行包覆制得了一种磁流变液，发现使用包覆后的颗粒制备的磁流变液的零场粘度和沉降稳定性有所提升，但是剪切屈服应力有略微降低；Galindo-Gonzalez 等人将纳米磁性颗粒包覆在蒙脱石细颗粒表面，制成了一种水基磁流变液，研究发现，这种磁流变液的稳定性远高于传统磁流变液，并且在有磁场存在条件下屈服应力明显提升。

以上的对磁性颗粒的包覆研究或者通过核壳结构的包覆，都是对磁性颗粒表面的改性，即通过活性材料或者聚合物包覆在磁性材料表面，以降低颗粒和基载液之间的密度差，从而获得更好的相容性。这些研究虽然解决了磁性材料与基载液之间相容性的问题，增强了磁性颗粒在基载液中的分散性，但却仍未从根本上解决磁流变液沉降的稳定性问题，而且有的方法还降低了磁流变液的剪切屈服应力，影响了磁流变液的性能。

发明内容

为了解决上述磁流变液沉降的稳定性问题，本发明提供用于磁流变液的中空磁性Fe₃O₄纳米掺杂微球、及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种用于磁流变液的中空磁性Fe₃O₄纳米掺杂微球，其为中空微球，所述中空微球的球壁包括磁性Fe₃O₄纳米颗粒和掺杂剂，所述掺杂剂选自石墨烯、氧化石墨烯、纳米石墨片、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管的至少一种。

按质量百分比计，掺杂剂是磁性Fe₃O₄纳米颗粒的10%-60%。

本发明还提供一种用于磁流变液的中空磁性Fe₃O₄纳米掺杂微球的制备方法，包括以下步骤：

1）准备单分散二氧化硅球纳米颗粒；