化学粘附粒子形成更强更硬的磁流变液
软凝聚态物质
2022-06-15 v1 材料科学
摘要
磁流变液(MRF)是磁性粒子的悬浮液,由于粒子沿场线形成链而在磁场存在下固化。粒子间的磁力主导固化过程并决定材料的屈服应力。在此,我们通过流动和振荡模式下的流变测试研究粒子间可逆化学连接如何影响 MRF 屈服应力和刚度。首先,我们用膦酸基团功能化粒子,预期其通过氢键连接,发现该 MRF 比由未功能化粒子组成的 MRF 表现出高达 40% 更高的屈服应力和 100% 更高的刚度。为此,我们将化学吸引建模为补充粒子间偶极-偶极相互作用的粘附。有趣的是,我们发现屈服应力的增加对于预期固化为孤立链的稀悬浮液最大,而对于更高浓度的 MRF 屈服应力的比例增加较小。这由更高浓度 MRF 形成体心四方(BCT)晶格解释,其中粒子间粘附力不再与场对齐。为探索动态调谐粒子间相互作用的可能性,我们用带胸腺嘧啶端基的聚苯乙烯聚合物功能化粒子,其仅在存在连接分子即三聚氰胺时表现出粒子间氢键。我们发现由这些粒子形成的 MRF 也表现出高达 40% 的屈服应力增加和约 100% 的刚度增加,但仅在存在三聚氰胺时。除了确认氢键在提高 MRF 性能中的作用外,这些结果突出了使用磁场和化学修饰动态调谐 MRF 性能的可能性。
引用
@article{arxiv.2202.13918,
title = {Chemically-adhesive particles form stronger and stiffer magnetorheological fluids},
author = {Abigail Rendos and Daryl W. Yee and Robert J. Macfarlane and Keith A. Brown},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.13918},
year = {2022}
}
备注
15 pages, 5 figures