用于制备纳米磁流变流体的装置的制造方法_2

文档序号:10370221阅读:来源:国知局
状是细长的片状或条状。
[0039]根据本实用新型的一实施例,所述磁晶各向异性的磁颗粒具有六方晶系、立方晶系或菱晶的磁晶结构。
[0040]根据本实用新型的一实施例,所述纳米级的可磁化的磁颗粒是具有超顺磁性的磁颗粒。
[0041]根据本实用新型的一实施例,所述纳米级的可磁化的磁颗粒是具有包覆壳的核/壳结构的纳米磁颗粒。
[0042]根据本实用新型的一实施例,磁颗粒的平均粒径在0.05 Dsp-5 Dsp之间,优选在
0.05 Dsp-2 Dsp之间,更优选在0.05 Dsp-1 Dsp之间,最优选地在0.1 Dsp-0.9 Dsp之间选择。
[0043]根据本实用新型,还提供了一种用于制备纳米磁流变流体的装置,所述装置包括:球磨机,所述球磨机用于通过球磨磁粉原料来提供包含纳米磁颗粒的初级磁颗粒;位于球磨机下游并且与球磨机相连的分离器,所述分离器用于接受来自球磨机的初级磁颗粒材料,并且从中分离出所需粒径范围内的主要包含纳米磁颗粒的次级磁颗粒;和位于分离器下游并且与分离器相连的搅拌机,所述搅拌机用于将次级磁颗粒与载液流体及添加剂混合,来得到纳米磁流变流体。
[0044]根据本实用新型的一实施例,所述装置用于制备具有超顺磁性的纳米磁流变流体。
[0045]根据本实用新型的一实施例,所述球磨机是搅拌球磨机。
[0046]根据本实用新型的一实施例,所述分离器包括沉淀分离器,所述沉淀分离器位于球磨机下游,用于通过重力或离心力将初级磁颗粒分离成包含非所需的较粗颗粒的下层流体和包含较细磁颗粒的上层流体。
[0047]根据本实用新型的一实施例,所述分离器还包括磁分离器,所述磁分离器位于所述沉淀分离器下游并与之相连,用于接受来自所述沉淀分离器的包含较细磁颗粒的上层流体,并且通过加磁场的方式将该上层流体进一步分离成含有所需的次级磁颗粒的流体和含有非所需磁颗粒的待回收流体,其中,所述含有所需的次级磁颗粒的流体被传输至所述搅拌机。
[0048]根据本实用新型的一实施例,所述沉淀分离器在其底部设有可开关的出口,用于将所述下层流体栗送回到所述球磨机。
[0049]根据本实用新型的一实施例,所述磁分离器设有出口,用于将所述待回收流体栗送回到所述球磨机。
[0050]根据本实用新型的一实施例,所述装置制备的纳米磁流变流体中的纳米磁颗粒是形状各向异性的和/或磁晶各向异性的,并且所述装置制备的纳米磁流变流体中的纳米磁颗粒的形状是细长的片状或条状。
[0051]根据本实用新型的一实施例,所述装置制备的纳米磁流变流体中的纳米磁颗粒的平均粒径在0.05 Dsp-1 Dsp之间。
[0052]根据本实用新型的一实施例,所述纳米磁颗粒的平均粒径在0.1 Dsp-0.9 Dsp之间。
[0053]根据本实用新型,还披露了一种用于制备纳米磁流变流体的方法,所述方法包括:将磁粉原料、添加剂和一部分载液流体一起添加到球磨机进行球磨,来制备包含纳米磁颗粒的初级磁颗粒;将初级磁颗粒连同一部分载液流体一起输送至下游的分离器,从而分离出含有所需的次级磁颗粒的流体,并将其传送至下游的搅拌机;在搅拌机内进一步添加载液流体和抗沉淀剂进行搅拌,来得到纳米磁流变流体。
[0054]根据本实用新型的一实施例,所述分离的步骤包括,将初级磁颗粒连同一部分载液流体在沉淀分离器中进行沉淀分离而得到包含较细磁颗粒的上层流体,然后将该上层流体输送至磁分离器。
[0055]根据本实用新型的一实施例,在所述磁分离器中通过加磁场的方式从所述上层流体进一步分离出含有所需的次级磁颗粒的流体,并且将所述含有所需的次级磁颗粒的流体被传输至所述搅拌机。
[0056]根据本实用新型的一实施例,所述方法借助于根据权利要求14-20中任一项所述的装置来制备纳米磁流变流体。
[0057]根据本实用新型的一实施例,所述添加剂包含表面活性剂和消泡剂。
[0058]与传统技术相比,本实用新型能够以相对简单、高效率、便捷、造价较低且工艺流程缩短的方式来制备大批量的适用于工业生产的纳米磁流变流体,能够提供具有不可替代的巨大优势的产品,例如,无磁滞、不易沉淀、粘度低、对构件磨损率低、器件寿命长、可靠性高、响应干脆快速、成本低廉等优势,其中的一些性能,例如无磁滞、不易沉淀、器件寿命长、可靠性高等等,是现有技术的磁流变流体无法实现的。
[0059]本实用新型披露的磁流变流体可应用于(但不限于)阻尼器、缓冲器、减震器、震动吸收器、人体假肢和弹性座椅等装置和器件。
【附图说明】
[0060]通过结合以下附图阅读本说明书,本实用新型的特征、目的和优点将变得更加显而易见,在附图中:
[0061]图1显示了磁颗粒的矫顽磁力与粒径的关系。
[0062]图2图示了部分铁磁材料的单域粒径(Dsd)和超顺磁性转换粒径(DSP)。
[0063]图3是根据本实用新型的一个实施例的用于制备纳米磁流变流体的装置的示意性立体图。
[0064]图4是图3所述用于制备纳米磁流变流体的装置的实施例的示意性平面图。
【具体实施方式】
[0065]在以下对附图和【具体实施方式】的描述中,将阐述本实用新型的一个或多个实施例的细节。从这些描述、附图以及权利要求中,可以清楚本实用新型的其它特征、目的和优点。
[0066]下面将对本实用新型的若干具体实施例进行更详细的描述。
[0067]在进一步描述本实用新型的实施方式之前,本实用新型人想阐释本实用新型的若干术语如下。
[0068]在本实用新型中,术语“各向异性”有着几个方面的含义。
[0069]第一,术语“各向异性”可代表磁流变流体中的纳米磁颗粒的形状方面的各向异性,这种各向异性能够使得在施加磁场后纳米磁颗粒能够以较强的结合力和抗扭力快速结合成链,对外加磁场的响应干脆快速,并且在去掉外加磁场后快速恢复之前的原始状态。相比之下,例如,现有的磁颗粒,例如美国Lord公司的磁颗粒,不仅尺寸大,例如高达I微米左右,而且其磁颗粒一般展示球状或大致球状,使得对外加磁场的响应缓慢。
[0070]由于磁流变流体中的磁颗粒的尺寸在纳米级的范围内,因此纳米磁颗粒的呈现各向异性的形状属于微观形状,需要在足够放大的状态下,例如在SEM或TEM下才能够清楚地显现。例如但不限于,纳米磁颗粒的呈现“各向异性”的形状优选是非球形的形状,包括但不限于片状、条状、棒状、柱状、棱柱状、圆柱形等等。本实用新型的发明人通过试验令人惊奇地发现,优选为片状或条状的纳米磁颗粒便于在外加磁场后快速成链而使得磁流变流体具有优越的抗扭性能,特别是,细长的片状或条状的纳米磁颗粒是优选的。
[0071 ]第二,术语“各向异性”可代表磁流变流体中的纳米磁颗粒的磁晶结构的各向异性。本实用新型的发明人出人意料地发现,纳米磁颗粒的不同的磁晶结构,会对纳米磁颗粒在外加磁场后的例如响应性和快速成链性能以及抗扭方面的性能产生显著影响。与各向同性的磁晶结构相比,具有各向异性的磁晶结构的纳米磁颗粒能够在例如响应性和快速成链性能、抗扭强度等方面提供更加优越的性能。例如,在这方面,面心立方(fee)、体心立方结构(bcc)的晶体结构被视为是各向同性的磁晶结构,因此不是优选的。作为对比,各向同性的磁晶结构,例如六方晶系、部分立方晶系、菱晶等磁晶结构在外加磁场后能够提供显著改良的性能,因此是优选的。
[0072]在本实用新型中,本领域的普通技术人员完全可以理解,术语“超顺磁”、“超顺磁性”指的是,磁颗粒的剩磁和矫顽磁力基本为零,不会出现磁滞现象。
[0073]传统的磁流变流体制备技术不能使磁颗粒的粒径小于超顺磁性转换粒径(Dsp),为了降低剩磁,磁颗粒的优选粒径在Ιμπι以上(参见US 6203717B1等专利),从而带来易沉降、粘度高和对部件磨损等问题。
[0074]本实用新型的装置将沉淀分离与高能球磨相结合,利用颗粒沉降速度与粒径的关系,自动分离出符合要求的颗粒,而不符合要求的粗颗粒将自动返回球磨机继续研磨,从而制备出新型磁流变流体一纳米磁流变流体,这种流体磁响应颗粒的粒径可低于超顺磁性转换粒径Dsp(通过调整沉淀条件而取得),因此可显示出超顺磁性特性,具有无磁滞、抗沉降、初始粘度低和对部件磨损率低等特性。
[0075 ]超顺磁纳米磁响应颗粒材料的选择
[0076]已知的具有高磁饱和强度的任何固体都可以用于本实用新型,具体包括顺磁性、超顺磁性和铁磁性元素和化合物。例如,合适的可磁化颗粒的实例包括铁、铁合金(合金元素包括铝、硅、钴、镍、钒、钼、铬、钨、锰和/或铜)、铁氧化物(包括Fe203和Fe304 )、氮化铁、碳化铁、羰基铁、镍、钴、二氧化铬、不锈钢和硅钢。例如,合适颗粒的实例包括纯铁粉、还原铁粉、氧化铁粉与纯铁粉的混合物。优先选择的磁
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