سنتز و رئولوژی فروسیالها: یک بررسی
تردیدی نیست که فروسیالها دارای اهمیت تکنولوژیکی بالقوه‌ای هستند. کاربردهای امیدوار کننده آن بصورت آب بندی دینامیکی، اتلاف گرما، میرایی، و دوپه کردن مواد تکنولوژیکی است. فروسیالها به عنوان مایعات مغناطیسی شناخته می‌شوند که سوسپانسیونهای کلوئیدی بسیار ریزی هستند، و شامل ذرات مغناطیسی تک حوزه‌ای در مایعات آبی و یا غیر آبی می‌باشند. در این مقاله بررسی، طبقه بندی کلی و ویژگیهای اصلی فروسیالها، توضیح سنتز آنها از نظر پایداری و رئولوژی ، و نحوه شناخت آن در بخشهای مختلف علم و تکنولوژی ارائه می‌شود. بنابراین، تغییرات ساختاری و ویژگیهای رئولوژیکی این سیالهای هوشمند تحت یک محرک خارجی در کنار یک سری از کاربردها ارائه می‌شوند.
مقدمه
سیالات مغناطیسی زیرمجموعه خاصی از مواد هوشمند هستند که می‌توانند بطور سازگاری ویژگیهای فیزیکی خود را با توجه به میدان مغناطیسی خارجی تغییر دهند. کنترل مغناطیسی ویژگیها و رفتار مایعات زمینه امیدوارکننده‌ای برای کاربردهای پیشرفته و همچنین چالشی برای تحقیقات پایه است. دو نوع اصلی سیالات مغناطیسی از اواسط قرن بیستم شناخته شده‌اند؛ سیالات مگنتورئولوزیکال (MR)، و فروسیالها. مورد اول سوسپاسیونی از ذرات مواد با قابلیت مغناطیسی در اندازه میکرو است که در یک حامل مایع پراکنده می‌باشد. از طرف دیگر، فروسیالهای ایده آل سوسپانسیونهای بسیاری ریزی (5-10 nm) از نانوذرات مغناطیسی تک حوزه‌ای مانند اکسید آهن ، فریتهای MnZn و Fe و Co در حاملهای مایع قطبی یا غیرقطبی می‌باشند (1،2). بین ~ 15 و ~ 40 nm ، سیال مغناطیسی هنوز به عنوان فروسیال در نظر گرفته می‌شود. بالاتر از این حد، سیال وارد حدود سیالات MR می‌شود. اگرچه فروسیالهای واقعی یا معمولی سنتز شده توسط دانشمندان مختلف در اندازه‌های 5-15 nm هستند، اما Lopez-Lopez و همکاران دو نوع جدید از فروسیالها را ایجاد کردند. ویژگیهایی که آنها را از فروسیالهای معمولی متمایز می‌کند این است که یکی از آنها از ذرات کروی با ذرات بزرگتری (قطر =24 nm) تشکیل شده و دیگری از فیبر تشکیل شده است. شکل 1 طبقه بندی ذرات آن را نشان می‌دهد. ثابت شده است که این سیالها از دیدگاه شدت اثر MR، سودمند هستند. در نتیجه، آنها استرس و ویسکوزیته بیشتری را بنا به نوع کاربرد ایجاد می‌کنند. به هر حال، ثبات این فروسیالها کمتر از فروسیالهای معمولی است و دلیل آن این است که نیروهای مگنتواستاتیک بر حرکت براونی غالب هستند. اگرچه آنها از پایداری کمتری برخوردارند اما این فروسیالها دارای ویژگیهای متوسط بین فروسیالهای معمولی و سیالات MR می‌باشند. این سیالات جدید می‌توانند گزینه‌های خوبی برای کاربردهایی با تأثیر و پایداری متوسط MR باشند (3**).
There is no doubt about the potential technological significance of ferrofluids. The promising applications have been identified as dynamic sealing, heat dissipation, damping, and doping of technological materials. Ferrofluids are known as magnetic liquids that are colloidal suspensions of ultrafine, single domain magnetic particles in either aqueous or non-aqueous liquids. In this review article a general classification and the main properties of ferrofluids, description of their synthesis in terms of stability and rheology, and how it is understood in various parts of the science and technology are given. Then the structural changes and rheological properties of these smart fluids under an external stimulus together with a series of applications are presented.
Introduction
Magnetic fluids are specific subset of smart materials that can adaptively change their physical properties due to external magnetic field. Magnetic control of the properties and behavior of liquids are promising fields for advanced applications and a challenge for basic research. Two main types of magnetic fluids are known since the middle of the 20th century; magnetorheological (MR) fluids and ferrofluids. The former are suspensions of micrometer-sized particles of magnetizable materials dispersed in a liquid carrier. On the other hand, ideal ferrofluids are colloidal suspensions of ultrafine (5–10 nm) single domain magnetic nano-particles such as iron oxide (g-Fe2O3, Fe3O4), MnZn ferrites, and Fe and Co in either polar or non-polar liquid carriers [1,2]. Between 15 and 40 nm, the magnetic fluid is still considered as ferrofluids. Above thislimit, the fluid goesinto the limits of the MR fluids. Although conventional or real ferrofluids synthesized by various scientists are in the order of 5–15 nm, Lopez-Lopez and coworkers developed 2 new kinds of ferrofluids. The features that differentiate them from a conventional ferrofluid is that one of them is composed of spherical particles with larger particle size (diameter = 24 nm) and the other one is composed of fibers. Figure 1 gives their classification of the particles. These fluids have proved to be an advantage from the point of view of the intensity of the MR effect. As a result they develop a larger yield stress and viscosities upon application. However, the stability of these new ferrofluids is worse than the conventional ferrofluids. The reason for this is the magnetostatic forces dominating over Brownian motion. Although they have worse stabilities, these ferrofluids have propertiesintermediate between conventional ferrofluids and MR fluids. These new fluids could be good candidates for applications with moderate MR effect and stability [3].
مقدمه
سنتز فروسیالها
فاز مغناطیسی
مایع حامل
مواد افزودنی
پایداری فروسیالها
رئولوژی فروسیالها
خلاصه
منابع
Introduction
Synthesis of ferrofluids
Magnetic phase
Carrier liquid
Additives
Stability of the ferrofluids
Rheology of ferrofluids
Summary
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه