磁流体的制备及应用开题汇报PPT

1、磁流体的制备及应用磁流体磁流体又叫磁性液体，它是借助于表面活性剂的作用，将纳米磁性粒子高度均匀地分散在载液中形成的稳定的胶体溶液，在重力、离心力和磁场力的作用下不凝聚也不沉淀，是近年来出现的一种新型功能材料，既具有磁性材料的磁性又具有液体的流动性。1965 年美国宇航局的Papell 发明了磁流体并将其首次应用于宇航服可动部位的真空密封，此后，磁流体日益引起人们的兴趣并得到世界性的关注，目前我国和世界上许多国家都在积极地开展这项研究，有关其基础理论和应用方面的报道也越来越多。磁流体的研究是一门涉及物理、化学、力学、流变学等学科的边缘交叉学科，现已在航空航天、电子、化工、机械、能源、冶金、仪表、

2、环保、医疗等各个领域得到广泛的应用。磁流体的组成磁流体由磁性微粒、表面活性剂和载液三者组成，三者关系如下图所示。磁性微粒可以是：Fe3O4、-Fe2O3、氮化铁、单一或复合铁氧体、纯铁粉、纯钴粉、铁-钴合金粉、稀土永磁粉等，目前常用Fe3O4 粉。磁流体组成示意图1 磁性颗粒, 2 表面活性剂, 3 载液磁流体的基本特性超顺磁性磁光效应磁热效应磁粘特性流变性磁流体的主要类型磁流体的种类较多,可按超微磁性粒子种类、载液类型等方法划分，按磁流体中超微磁性粒子的类型可将磁流体分为：铁氧体系：这类磁流体的超微粒子是铁氧体系列，如Fe3O4、-Fe2O3、MeFe2O4(Me=Co、Ni、Mn、Zn)等

3、。金属系：这类磁流体的超微粒子选用Ni、Co、Fe 等金属微粒及其它们的合金。氮化铁系：这类磁流体超微粒子选用氮化铁,因其磁性较强,故可获较高饱和磁化强度。按载液种类磁流体可分为：水、有机溶剂(庚烷、二甲苯、甲苯、丁酮)、碳氢化合物(合成剂、石油)、合成酯、聚二醇、聚苯醚、氟聚醚、硅碳氢化物、卤代烃、苯乙烯等类磁流体。磁流体的制备方法磁流体的制备方法很多主要有以下几种机械球磨法共沉淀法氧化沉淀法蒸发冷凝法热分解法等离子CVD 法还原法电解沉积法气相-液相反应法共沉淀法该法为目前最普遍使用的方法，其反应基本原理为：Fe2+ + 2Fe3+ + 8OH- = Fe3O4 + 4H2O通常是把Fe2

4、+和Fe3+的硫酸盐或氯化物溶液以1/2，更多的是2/3 的比例混合后，用过量的氨水或NaOH 溶液在一定温度(5560)和pH 下，高速搅拌进行沉淀反应，制得810nm 的Fe3O4 微粒，然后将Fe3O4 粒子加入到含表面活性剂(如油酸)的载液中加热或煮沸，这样Fe3O4表面就会吸附油酸，从水相转入载液中，分离后即可得到磁流体，此法制得的磁流体微粒细小、均匀、饱和磁化强度高，但此法对操作条件的控制要求非常苛刻。沉淀氧化法该法基本原理为：3FeCl2 + H2O2 + 6NaOH = Fe3O4 + 6NaCl + 4H2O通常是将FeCl2 装入四口圆底烧瓶中，加入消泡剂和分散剂，通入N2

5、 保护，烧瓶置于50恒温水浴中，高速搅拌。待反应体系混合均匀、温度恒定后，依次缓慢滴加H2O2 和NaOH 溶液，反应2h，将制得的磁流体稀释1 倍，用超声波处理几分钟后，移入带有搅拌器的烧瓶中，维持温度70，高速搅拌，在pH 为4 时缓慢滴加戊二醛溶液，反应1h，再用NaOH 调pH 为碱性以终止反应。此法制得的磁流体，其磁性微粒的粒径大、分布范围宽、易聚结。实验方案-共沉淀法配制0 .25mol/L 的FeCl2 溶液100 mL, 将一定量的PEG 加入到200 mL 蒸馏水中配成胶体溶液,将FeCl2 溶液加入到PEG 溶液中, 充分搅拌, 再加入10 mL 稀释后的H2O2 溶液,

6、然后加入1 .75 mol/L 的NaOH 溶液10mL ,此时, 体系PH 值为13.将混合液移入装有搅拌器、氮气入口、温度计和冷凝管的500mL 四口烧瓶中, 控制反应温度为60 , 搅拌速度为150 r/min, 在氮气保护下反应4 h , 即制得黑色磁流体。磁流体经过滤及蒸馏水多次洗涤、纯化后得到磁性胶体粒子.纯化效果可根据洗液中是否含有Cl-来判断(用AgNO3 溶液检查是否有白色沉淀生成).将纯化后的磁性胶体粒子置于真空干燥箱(40 ,-0 .095 MPa)中干燥72 h , 再研磨得到粉末状产物。实验方案-沉淀氧化法采用NaOH溶液与FeCl24H2O的溶液按一定的比例混合生成Fe(OH)2，胶体溶液，在搅拌的情况下向胶体中加入双氧水使之反应生成Fe3O4 纳米晶粒。具体过程如下：制备0.1 molL FeCl2溶液，1 mol/L NaOH溶液。取40mLFeCl2溶液于烧杯中，并向其中加入8 mL NaOH溶液，搅拌使之充分反应，向其中加入1mLH2O2(30)溶液，将烧杯置于60下加热30min，再缓慢的将温度加到100，加热陈化5h