Abstract Magnetorheological fluids (MRFs) are smart materials with a reversible and fast transition from a liquid to a semi-solid state when an external magnetic field is applied (magnetorheological effect). The sedimentation of micron-sized magnetic particles in commercial MRFs is a crucial problem limiting the long-term use in industrial applications. Here, we develop a new MRF based on commercial 140-CG LORD® with the addition of surface functional superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs). These new bidisperse MRFs are comprised of either poly(acrylic acid) (PAA) coated SPIONs or lauric acid (LA) coated SPIONs and micron-sized fatty acid-coated magnetic particles of the commercial MRF. SPIONs have specific coatings to interact with the fatty acid coating of the micron-sized Fe-particles. Sedimentation behaviour and the magnetorheological properties of these bidisperse MRFs with 6–12 wt% SPION were examined. Bidisperse MRFs improved the stability and redispersibility of MRFs. Bidisperse MRFs with 12 wt% SPION-PAA showed similar or better magnetorheological behaviour than the commercial MRF despite lower content of the micron size Fe-particles. Hence, a combination of magnetizable nano and micron-sized particles and utilization of correct surface chemistry that allows their favourable interaction improves the stability of MRFs without sacrificing magnetic response but even by improving it.

中文翻译：

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由添加到商业 MRF 中的功能性 SPION 组成的双分散磁流变流体

摘要 磁流变流体（MRFs）是一种智能材料，当施加外部磁场（磁流变效应）时，它可以从液态快速转变为半固态。商业 MRF 中微米级磁性颗粒的沉淀是限制在工业应用中长期使用的关键问题。在这里，我们开发了一种基于商业 140-CG LORD® 的新型 MRF，并添加了表面功能超顺磁性氧化铁纳米颗粒 (SPION)。这些新的双分散 MRF 由聚（丙烯酸）（PAA）涂层的 SPION 或月桂酸（LA）涂层的 SPION 和商用 MRF 的微米级脂肪酸涂层磁性颗粒组成。SPION 具有特定的涂层，可与微米级 Fe 颗粒的脂肪酸涂层相互作用。检查了这些具有 6-12 wt% SPION 的双分散 MRF 的沉降行为和磁流变特性。双分散 MRF 提高了 MRF 的稳定性和再分散性。尽管微米尺寸的 Fe 颗粒含量较低，但具有 12 wt% SPION-PAA 的双分散 MRF 显示出与商业 MRF 相似或更好的磁流变行为。因此，可磁化纳米和微米尺寸颗粒的组合以及利用允许它们有利相互作用的正确表面化学提高了 MRF 的稳定性，而不会牺牲磁响应，但甚至可以通过改进它。尽管微米尺寸的 Fe 颗粒含量较低，但具有 12 wt% SPION-PAA 的双分散 MRF 显示出与商业 MRF 相似或更好的磁流变行为。因此，可磁化纳米和微米尺寸颗粒的组合以及利用允许它们有利相互作用的正确表面化学提高了 MRF 的稳定性，而不会牺牲磁响应，但甚至可以通过改进它。尽管微米尺寸的 Fe 颗粒含量较低，但具有 12 wt% SPION-PAA 的双分散 MRF 显示出与商业 MRF 相似或更好的磁流变行为。因此，可磁化纳米和微米尺寸颗粒的组合以及利用允许它们有利相互作用的正确表面化学提高了 MRF 的稳定性，而不会牺牲磁响应，但甚至可以通过改进它。