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弱外磁场下四氧化三铁纳米粒子的制备及磁液稳定性研究

郭雷  
【摘要】: 磁流体是目前新兴的一种功能材料,它是将纳米磁性粒子分散到液相并在该体系中保持稳定的胶体。它结合了固体的磁性能和液体的流变性能,表现出许多独特的磁、光、电等的现象。磁流体获得了各界的高度重视广泛的应用在航空航天、电子、化工、机械、能源、冶金、环保和生物医疗等各个领域。磁流体材料的制备需要经历繁复的生产工艺过程,在实际应用中要求能够灵活自如地控制磁流体,并且保持磁流体的稳定可靠。因此,这一生产工艺涉及到磁性粒子的获取、表面活性剂与基液的确定、制备方式等各个方面。而本文的研究重点是采用简易合适的方法制备磁性纳米粒子、保持磁性粒子在基液中的分散效果及加强磁流体的稳定性。 为此,本论文首先在弱外磁场下,采用氧化共沉淀法制备了具有特定形貌的Fe3O4纳米粒子。实验结果表明,制得的Fe3O4磁性粒子粒度分布变窄,平均粒径变大,晶体的粒度变大,弱外磁场可以诱导加速α-FeOOH向Fe3O4转变,产物Fe3O4纳米粒子存在二次成核和二次生长的形貌合成过程。 其次,采用硅烷偶联剂KH560作为Fe3O4磁流体的表面活性剂,并且为了使磁流体获得更好的稳定性,又添加辅助分散剂Span80加强稳定性。通过对比性实验,获得KH560和Span80的最佳添加量。实验结果表明,在基载液20#机油中,当初始表面改性反应时KH560溶液浓度为1.5%和辅助分散剂Span80添加量为3%时,磁流体具有较好的分散效果。 最后,本论文提供了以纳米Fe3O4磁性粒子作为载体,20#机油为基液,硅烷偶联剂KH560为表面活性剂和Span80为辅助分散剂的磁流体的制备方法。该磁流体稳定性效果得到改善,且制备方法简易,可操作性强,成本低,利用效率高。


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