Magnetorheological properties of the suspensions based on modified magnetic filler

Bc. Martin Cvek

Master's thesis

Abstract:

Magnetické plnivo využívané v magnetoreologických suspenzích je převážně tvořeno částicemi na bázi železa. Tyto částice často vykazují slabou chemickou stabilitu, což vede při kontaktu s kyselým nebo zásaditým prostředím ke snížení magnetické aktivity, a tedy současně ztrácí schopnost, pro kterou byly vybrány pro tyto aplikace. Povrchovou modifikací částic polymerem můžeme jejich odolnost významně vylepšit. Připravené plnivo (modifikované karbonylové železo) i čisté karbonylové železo byly zamíchány do silikonového oleje s cílem vytvořit suspenze, které lze využít v různých aplikacích převážně tam, kde s výhodou mohou regulovat kroutící moment (spojky automobilů), nebo u systémů na tlumení vibrací (tlumiče aut, základové sloupy mostů atd.). Výhodou aplikací využívající bezkontaktní kontrolu nad zmiňovanými zařízeními díky regulaci vnějšího magnetického pole je rychlá odezva na vnější stimul a současně stálost těchto zařízení za vyšších napětí. Diplomová práce se v literární rešerši zabývá problematikou magnetoreologie obecně a magnetickými plnivy a jejich možnou modifikací různými typy materiálů pro jejich efektivní využití. Dále pak zahrnuje principy měření magnetických a reologických vlastností a také popisuje možnosti, jak vylepšit stabilitu částic a také jejich suspenzí. V experimentální části byl povrch magnetických částic kovalentně modifikován polymerem. Poté byl hodnocen vliv modifikace na magnetické vlastnosti a také chemickou odolnost v kyselém prostředí. Z těchto částic byly připraveny suspenze, u kterých byly sledovány reologické vlastnosti pod vlivem různě intenzivního magnetického pole. Nakonec byl hodnocen vliv modifikace na sedimentační stabilitu připravených suspenzí.

Abstract:

Magnetic filler used in magnetorheological suspensions is predominantly consisted of particles based on iron. In many cases these particles exhibit low chemical stability which leads to the reduction of magnetic activity in acid or alkaline environment and concurrently they lose their ability for which they were selected in these applications. We can significantly enhance their tolerance by modification of their surface with polymer. Prepared filler (modified carbonyl iron) and also pure carbonyl iron were mixed into silicone oil in order to prepare suspensions which can be used in many various applications predominantly in cases where they can regulate torque (clutches in automobiles) or in damping systems (dampers in cars, foundation columns of the bridges etc.). The advantage of the applications using contactless control over mentioned devices by regulating external magnetic field is rapid response to external stimulus and simultaneously durability of these devices in higher stresses. This master thesis generally deals with problematics of magnetorheology in literature review and with magnetic fillers and their possible modification by various kinds of materials for their effective utilization. Furthermore, it includes the principles of measurement magnetic properties and rheological properties and also describes possibilities how to improve the stability of the particles and also their suspensions. In the experimental part, the surface of magnetic particles was covalently modified with polymer. Then, the influence of modification on magnetic properties and chemical resistance in acid environment were studied. Then, the suspensions containing these particles were prepared and rheological properties were observed under the influence of various intense magnetic field. Finally, the influence of modification on the sedimentation stability of prepared suspensions was evaluated.

Keywords

Magnetoreologie, karbonylové železo, polymer, silikonový olej, magnetoreologická suspenze, stabilita suspenzí

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 23. 5. 2014

Accessible from:: 23. 5. 2014

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Miroslav Mrlík

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Technology

Master programme / field:
Chemistry and Materials Technology / Materials Engineering