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磁性奈米流體黏度的實驗研究

為了解決brookfield黏度計原理的問題，作者顏佑軒 這樣論述：

本文以改裝後之Brookfield黏度計(原理為環狀庫埃特流)對含四氧化三鐵粒子(Fe3O4)之磁性奈米流體的黏度進行實驗研究。該改裝後之黏度計其量測套筒改採塑膠製品、並在外圍套上螺線管線圈，以通過施加電流方式產生磁場。量測套筒與線圈皆浸入循環水箱中以消除焦耳熱產生的熱量，使待測流體在實驗過程中保持恆溫。改良後之黏度計與冷卻系統皆由前人研發，在這裡我們配製穩定懸浮的磁性奈米流體、並進行詳細的測試，以驗證磁性奈米流體作為一種智慧流體的可行性。 在本研究中，四氧化三鐵奈米粒子先採用經典的共沉澱法合成，以X射線衍射法測得粒子大小約9.7nm。然後在粒子表面包覆油酸以提供對抗凡得瓦力吸力的空間

排斥力，避免粒子在流體中聚結；最後將包覆的粒子分散到基底流體中合成磁性奈米流體。我們採用真空泵油(VPO)與變壓器絕緣油(TO)兩種基底流體，合成Fe3O4-VPO奈米流體與Fe3O4-TO奈米流體，就其黏度在不同溫度(16oC – 30oC)、不同體積分率(0% – 4%)、不同磁場強度(0 – 100 高斯，於量測套筒頂部量測)及流體合成後不同時間(老化效應)進行量測。我們發現：(1)隨著溫度升高，奈米流體的黏度降低，但奈米流體與基底流體的黏度比值只呈微幅增加。(2)奈米流體的黏度值隨磁場強度與體積分率增加而提升。(3)通過施加重複磁場(在一個週期中磁場施加5分鐘，然後關閉5分鐘)，發現磁

性奈米流體的黏度可以根據需求由磁場“瞬間”調節，在磁場開啟時黏度快速增加但磁場關閉時黏度迅速恢復原值，且增加幅度與磁場強度成正比。(4)本實驗配製之奈米流體在磁場作用下為剪切稀化流體。(5)老化效應對Fe3O4-VPO奈米流體的影響較小，但對Fe3O4-TO奈米流體影響很大，因此Fe3O4-VPO奈米流體更適於應用。