磁性液体的制备及应用

磁性液体的制备及应用

磁体是一种将纳米铁、金属或铁磁性氮化铁等磁性颗粒均匀地分布在表面活性剂的高度和均匀分布中的胶体材料。不仅可以在一定的温度范围内保持长期的稳定性，而且还具有高饱和磁化强度、大初始磁化率、低粘度系数、低蒸汽压和良好的导热性。1纳米级铁氧体及金属粉磁性液体中超细微粉的尺寸应小于10nm,目前大概有三类:一是纳米级铁氧体,如四氧化三铁、钴铁氧体、锰锌铁氧体等;二是纳米级金属粉,如铁、钴等;三是纳米级的氮化铁磁性粉。1.1铁氧化液体的制备制备铁氧体型磁性液体先制备铁氧体微粉,再将其表面活性化,使其均匀分散到基液中。1.1.1w/o型微乳液法制备铁氧体纳米粉方法很多高能机械球磨法化学共沉淀法是目前最普遍使用的方法之一,以Fe微乳液法是近年发展起来的一种制备铁氧体微粉的方法,W/O型微乳液中的水核相当于“微反应器”,而且水核中的物质反应后形成的沉淀,能被表面活性剂所包裹,进而阻止粒子的进一步成长,从而易于得到单分散的超细粒子。王丁宁1.1.2固相基液法或微粉法铁氧体型磁性液体的制备技术的核心就是使纳米粉的表面活性化,从而它可以稳定地分散在基液中。使铁氧体磁性微粉达到一定的表面活性要求的方法有两种,一是在表面吸附活性剂,采用这种方法时,在选择了所需的基液后,必须要正确选择与基液相匹配的表面活性剂。常用的基液和与其相配的表面活性剂可见文献近年来,在铁氧体微粉的分散方面,又出现了一些新工艺。DoinaBica等铁氧体型磁性液体的制备工艺虽然简单,易于产业化,但由于铁氧体本身的饱和磁化强度偏低,而且由于小尺寸效应降低了铁氧体纳米粉的磁化强度,因此无论如何改进工艺,所制成磁性液体的饱和磁化强度最大也只能达到70kA/m。为了得到饱和磁化强度更大的磁性液体,必须在磁性微粒的取材上作出改进,选取磁性更高的金属和氮化铁类磁性材料。1.2纳米颗粒制备制备金属型磁性液体往往是在溶解有界面活性剂的溶剂油中,先制备纳米颗粒,而后进行分散操作。表1列出了金属型磁性液体的制备方法和性能指标。金属型磁性液体的饱和磁化强度较高,但它们的氧化稳定性较差。据报道,采用二步法的新工艺1.3氮化铁型磁性液体的制备与铁氧体型磁性液体相比,氮化铁型磁性液体具有更高的饱和磁化强度,而与金属型磁性液体相比,它具有很高的化学稳定性。氮化铁型磁性液体的制备方法也是采用在含基液及表面活性剂的体系中生成纳米粒,进而分散形成磁性液体。制备氮化铁型磁性液体的方法有很多种,现在常用气相-液相法,其制备方法李海泓等1.4复合型磁性液体现在水基或油基的磁性液体已在许多领域得到了广泛的应用,为了开阔应用领域,有必要开发出新型高性能磁性液体。如复合型磁性液体、导电性磁性液体以及磁性气体等。复合型磁性液体是以普通磁性液体和非磁性颗粒复合形成的一种新型磁性液体。添加无水硫酸钠调节水基磁液的粘度,添加稀土微粒提高磁液的饱和磁化强度,添加乙二醇降低磁液凝固温度,添加染料配制成彩色的磁性液体。张茂润等采用电解沉积法的原理普通的磁性液体中,基液都是液体,如果使磁性微粒作为固气混相流的固体粒子,则其状态便有了磁性气体的性质2磁力控制作用磁性液体的应用是依据其具有的特性和流体可被磁力控制、定位、定向、移动与变形所产生的各种效应。表2列出了磁性液体的性质以及一些相应的应用。2.1工业应用磁性液体在工业上主要用于机械部件的密封、轴承间的无摩擦润滑、超硬材料的精细研磨等诸多方面。2.1.1广泛的应用磁性液体密封是一种非接触式密封,可以封气、封水、封油、封尘等,广泛用于工业中各种密封。经过近30年的研究与开发,无论是从理论上还是从实际应用上,磁性液体密封技术都趋于成熟,甚至对于转轴和摆动杆的真空动密封目前已达到标准化、通用化的程度。张墩明2.1.2超硬材料的加工磁流体研磨技术是80年代由日本首先发展起来的,在超硬材料的超精加工中广泛使用。常用于精细研磨的磁性液体,基液可以是水、矿物油、煤油等,微粒通常是四氧化三铁、γ-三氧化二铁和铁氧体等。金沐吉2.1.3在纳米液体培养基中,各分子对纳米颗粒的磨损磁性液体是一种新型的润滑剂,由于磁性液体中的磁性颗粒很小,甚至比一般金属表面的磨蚀还小,同时磁性颗粒受到有机分子的包裹,所以磁性液体对于物体的磨损极小。而且,通过外磁场作用,可以防止润滑剂从缝隙中流出,因此润滑剂基本上不需要补充,既降低了费用,又减少了污染。磁性液体润滑剂可用于动压润滑轴颈轴承、推力轴承及两表面相互接触的任何复杂动力机构。2.2利用线的吸收利用利用铁氧体型磁性液体中的磁性颗粒对X射线的吸收,可以用它代替硫酸钡作为X射线造影剂,它在胃液中极少溶解,而且可以描绘细微病变和及时诊断胃癌,比硫酸钡具有优越性2.3从蛋白中分离出红血球利用磁性液体的分离技术,可以实现生物活性物质的提纯,鉴别微量有机物、细胞和基因物质。据有关报道,科学家们把烟草花叶病毒和烟草哮喘病毒分散在磁性液体中,通过施加适当磁场,成功地把生物群落如烟草花叶病毒和烟草哮喘病毒取向。采用高梯度磁分离技术,从血液中成功地分离出红血球。使磁性微粉的悬浮液与细菌细胞相粘结,获得比一般方法高得多的灵敏度,如利用酸性水基磁性液体可以富集肺结核菌。2.4其他应用程序ChoY-S,ChoiG-SWakayama,NobukolNishizaki,AkihikoFox,JohnsJ.Philip3工业上的应用磁性液体的应用非常广泛,因而它的制备技术和性质研究都受到极大的关注。现在,日、美、西欧诸国均可批量生产性能稳定的磁性液体,并在诸多工业领域得到应用。在我国,目前已能生产出饱和磁化强度