一種基於表面粗糙度可調控的鈷鎳合金磁流變液的製作方法

2023-08-08 01:59:06 1

技術領域：

本發明屬於納米尺度的表面形貌調控研究技術領域，涉及一種基於碳量子點對鈷鎳合金形貌的調控的磁流變液，特別涉及一種基於表面粗糙度可調控的鈷鎳合金磁流變液，通過採用碳量子點作為表面活性劑，從改變表面粗糙度及潤溼性能的角度調控材料的磁流變性能。

背景技術：
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磁流變液是一種新型的智能軟物質材料，主要由微米量級的羰基鐵粉與各種基礎液混合組成。在外加磁場作用下，顆粒被極化為磁偶極子並形成鏈狀或網狀結構，從低粘度液體變為具有一定剪切屈服應力的賓漢流體。有趣的是，這種液固的轉變是可逆的，當外加磁場撤去時，磁流變液又迅速恢復到原來的狀態。這種複雜流體的磁控流變行為被廣泛應用於轉矩傳感、阻尼減振、真空密封裝置、拋光液、仿生假肢、閥門和密封、健身與醫療器械、微流體裝置等領域。目前，如何增強磁流變液的剪切屈服應力、提高其沉降穩定性及耐久性、降低零場粘度等諸多難題仍有待於解決。對軟物質而言，材料的形貌、表面粗糙度及表面潤溼性會影響到其性能。量子點是一種零維的納米材料，具有獨特的表面效應、尺寸效應、量子限域效應等優點。因此尋求設計採用碳量子點作為表面活性劑，製備一種基於表面粗糙度可調控的鈷鎳合金磁流變液具有良好的經濟效益和社會效益。

技術實現要素：
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本發明的目的在於克服現有技術存在的缺點，尋求設計提供一種基於表面粗糙度可調控的鈷鎳合金磁流變液，採用碳量子點作為表面活性劑，製成高性能的鈷鎳合金磁流變液。

為了實現上述目的，本發明涉及的基於表面粗糙度可調控的鈷鎳合金磁流變液的主要成分包括乙酸鈷1～10份、乙酸鎳1～10份、乙二醇100～1000份、氫氧化鈉5～10份和碳量子點0.01～0.5份、矽油400～1200份，其中矽油的運動粘度為50cs(釐斯)。

本發明涉及的一種基於表面粗糙度可調控的鈷鎳合金磁流變液的製備方法的具體工藝步驟包括：

(1)以檸檬酸+尿素為原料，加入超純水，攪拌和超聲後得到澄清溶液；將得到的澄清溶液置於微波爐中反應5～10分鐘，得到黑色固體，將黑色固體加入超純水後放置在細胞粉碎儀中進行粉碎30～60分鐘，得到碳量子點水溶液，將製備的碳量子點水溶液抽濾、透析後，進行冷凍乾燥得到碳量子點粉末；

(2)按重量配比選取乙酸鈷、乙酸鎳、氫氧化鈉和乙二醇放入攪拌器中，設置攪拌轉數為每分鐘100～600轉攪拌1～5小時後，加入按重量配比取碳量子點粉末繼續攪拌1～5小時後得到鈷鎳合金分散液；

(3)將步驟(2)中製得的鈷鎳合金分散液置於聚四氟乙烯反應釜中在180-250℃下反應12～48小時，得到黑色鈷鎳合金反應物；

(4)將步驟(3)製備的黑色鈷鎳合金反應物置於乙醇溶液中放入超聲振蕩器中進行超聲洗滌，後放入真空乾燥箱中55～65℃下烘乾8-12小時得到碳量子點修飾的鈷鎳合金粉末；

(5)將步驟(4)乾燥好的碳量子點修飾的鈷鎳合金粉末加入到50cs的矽油中，超聲10分鐘後攪拌20分鐘即得基於表面粗糙度可以調控的鈷鎳合金的磁流變液。

本發明與現有技術相比，其配製的磁流變液剪切屈服應力高；其製備工藝簡單可控，成本低，環境友好，清潔無毒並且易於大規模生產，應用環境友好。

附圖說明：

圖1為本發明實施例2製備的碳量子點調控的鈷鎳合金(a,b)為不同的放大倍數。

圖2為本發明實施例3製備的鈷鎳合金的掃描電鏡圖，(a,b)為不同的放大倍數。

圖3為本發明實施例2製備的碳量子點調控的鈷鎳合金磁流變懸浮液的剪切應力與剪切速率圖。

圖4為本發明實施例3製備的鈷鎳合金磁流變懸浮液的剪切應力與剪切速率圖。

具體實施方式：

下面通過實施例並結合附圖做進一步說明。

實施例1：

本實施例涉及的基於表面粗糙度可調控的鈷鎳合金磁流變液的主要成分包括乙酸鈷1～10份、乙酸鎳1～10份、乙二醇100～1000份、氫氧化鈉5～10份和碳量子點0.01～0.5份、矽油400～1200份，其中矽油的運動粘度為50cs。

本實施例涉及的製備基於表面粗糙度可以調控的鈷鎳合金的磁流變液的具體過程為：

(1)以檸檬酸+尿素為原料，加入超純水，攪拌和超聲後得到澄清溶液；將得到的澄清溶液置於微波爐中反應5～10分鐘，得到黑色固體，將黑色固體加入超純水後放置在細胞粉碎儀中進行粉碎30～60分鐘，得到碳量子點水溶液，將製備的碳量子點水溶液抽濾、透析後，進行冷凍乾燥得到碳量子點粉末；

(2)按重量配比選取乙酸鈷、乙酸鎳、氫氧化鈉和乙二醇放入攪拌器中，設置攪拌轉數為每分鐘100～600轉攪拌1～5小時後，加入按重量配比取碳量子點粉末繼續攪拌1～5小時後得到鈷鎳合金分散液；

(3)將步驟(2)中製得的鈷鎳合金分散液置於聚四氟乙烯反應釜中在180-250℃下反應12～48小時，得到黑色鈷鎳合金反應物；

(4)將步驟(3)製備的黑色鈷鎳合金反應物置於乙醇溶液中放入超聲振蕩器中進行超聲洗滌，後放入真空乾燥箱中55～65℃下烘乾8-12小時得到碳量子點修飾的鈷鎳合金粉末；

(5)將步驟(4)乾燥好的碳量子點修飾的鈷鎳合金粉末加入到50cs的矽油中，超聲10分鐘後攪拌20分鐘即得基於表面粗糙度可以調控的鈷鎳合金的磁流變液。

實施例2：

本實施例以碳量子點、乙酸鎳﹑乙酸鈷、乙二醇、氫氧化鈉為原料製備碳量子點調控的鈷鎳合金，其具體製備過程為：

(1)用現有的微波法製備碳量子點；

(2)將乙酸鈷0.1g，乙酸鎳0.4g及氫氧化鈉0.25g加入到80ml乙二醇中，攪拌2小時；

(3)稱取4mg碳量子點加入到步驟(2)製備的溶液中，繼續快速攪拌2小時；

(4)將步驟(3)得到的分散液倒入100ml的聚四氟乙烯反應釜中，反應溫度為200度，反應時間為24小時，得到碳量子點修飾的鈷鎳合金。反應結束後用乙醇洗滌3次，烘箱60度乾燥10小時。製備樣品的掃描電鏡結果如圖1所示；

(5)將步驟(4)得到的碳量子點調控的鈷鎳合金分散到矽油中，進行磁流變性能測試。

實施例3：

本實施例以乙酸鎳﹑乙酸鈷、乙二醇、氫氧化鈉為原料製備鈷鎳合金，其具體製備過程為：

(1)將乙酸鈷0.1g，乙酸鎳0.4g及氫氧化鈉0.25g加入到80ml乙二醇中，攪拌2小時；

(2)將步驟(1)得到的分散液倒入100ml的聚四氟乙烯反應釜中，反應溫度為200度，反應時間為24小時，得到碳量子點修飾的鈷鎳合金，水熱結束後用乙醇洗滌3次，烘箱60度乾燥10小時。製備樣品的掃描電鏡結果如圖2所示；

(3)將步驟(3)得到的鈷鎳合金分散到矽油中，進行磁流變性能測試。

經過實施例2和實施例3的對比，顯示經過碳量子點修飾的鈷鎳合金磁流變液性能更佳。