Povrchová modifikace částic pro přípravu ER a MR suspenzí

Abstract

V současnosti se řada výzkumníků zaměřuje na vývoj speciálních typů materiálů, jejichž vlastnosti lze vratně řídit vnějším podnětem. V roce 1948 Winslow [1] objevil, že částice dispergované v kapalném médiu po aplikaci vnějšího elektrického pole vytvářejí vnitřní organizované struktury. Podobné pozorování publikoval v roce 1953 Rabinow [2] při aplikaci vnějšího magnetického pole. Změna vnitřní struktury suspenzí se odráží ve změně reologických vlastností (viskozita nebo viskoelastické moduly), v některých případech až o několik řádů. Dále je pak tato změna viskozity vratná a v případě, že je elektrické pole vypnuto hodnota viskozity se během smýkání vrátí na původní hodnotu. Schopnost suspenzí měnit charakter z kapalného do téměř tuhého skupenství během několika milisekund, poutá zájem vědecké i aplikační sféry. Systémy schopné reagovat na vnější elektrické pole se nazývají elektroreologické (ER) kapaliny a na vnější magnetické pole pak magnetoreologické (MR) kapaliny. V podstatě jsou tyto suspenze dvoufázovými systémy obsahující polarizovatelné částice v případě ER a magnetické částice v případě MR dispergované v kapalném médiu. Ačkoliv, byly oba jevy známé již přibližně 60 let, první skutečné aplikace takovýchto materiálů se objevily až v devadesátých letech. Zatímco MR suspenze jsou široce používané v tlumících systémech, nebo jako absorbéry nárazů, ER suspenzím brání v jejich širším uplatnění nižší ER účinnost. Ačkoliv jsou ER a MR suspenze využívány v praktických aplikacích, stále mají svá omezení, se kterými je třeba počítat, jako jsou sedimentace částic, tepelná a korozní nestabilita Cílem této práce je příprava nových ER a MR suspenzí, které přinesou odstranění některých ze zmiňovaných nevýhod. Jedna část práce je zaměřena na syntézu materiálů na bázi částic typu jádro-slupka (core-shell) ve tvaru tyčinek a částic anilinových oligomerů, které přináší zvýšenou ER účinnost jejich suspenzí pod vlivem vnějšího elektrického pole. Dále bude hodnocen vliv tvaru částic stejně tak jako vliv vodivého polymeru tvořícího povrchovou vrstvu částic typu jádro-slupka. V případě nového ER materiálu na bázi anilinových oligomerů bude hodnocen vliv podmínek jednokrokové polymerační reakce na účinnost ER suspenzí. Druhá část práce se zabývá povrchovou úpravou v současnosti široce používaných částic karbonylového železa, která přinese zlepšení sedimentační, termooxidační stability, redispegovatelnosti suspenzí, při zachování dostatečné MR účinnosti.