二元磁性液体的制备及磁化性质研究
磁流体制作方法
磁流体制作方法磁流体是一种由磁性微粒和液体组成的复合材料，具有独特的磁性和流变性质，被广泛应用于电机、传感器、医疗、生物等领域。
磁流体的制备方法包括化学合成、物理制备和生物制备等多种途径，不同的方法适用于不同的应用场景和制备要求。
本文将介绍几种常见的磁流体制备方法及其特点。
一、化学合成法化学合成法是一种将磁性微粒和液体在化学反应中合成成磁流体的方法。
常用的磁性微粒有氧化铁、氧化镍、氧化钴等，液体可以是水、有机溶剂、离子液体等。
化学合成法的优点是制备过程简单、操作灵活、可以控制微粒大小和形状、制备出高纯度的磁流体。
但是化学合成法需要使用化学试剂，制备过程中需要注意安全问题，而且微粒的分散度和稳定性需要进一步改进。
二、物理制备法物理制备法是一种利用物理方法将磁性微粒和液体混合制备成磁流体的方法。
常用的物理制备方法有机械混合法、溶剂热法、共沉淀法、磁力混合法等。
这些方法的共同特点是不需要使用化学试剂，制备过程相对简单，可以制备出高分散度和稳定性的磁流体。
但是物理制备法对微粒的大小和形状控制较难，微粒的分散度和稳定性需要进一步提高。
三、生物制备法生物制备法是一种利用生物体系合成磁流体的方法，常用的生物体系有微生物、植物、动物等。
生物体系可以通过代谢过程、酶催化等方式将金属离子还原成磁性微粒，并将其包裹在生物分子中制备成磁流体。
生物制备法的优点是制备过程环保、无需使用化学试剂、可以制备出高分散度和稳定性的磁流体。
但是生物制备法对微粒的大小和形状控制较难，微粒的磁性和稳定性需要进一步改进。
综上所述，磁流体制备方法有多种途径，不同的方法适用于不同的应用场景和制备要求。
在制备过程中需要注意安全问题，同时需要考虑微粒的分散度、稳定性和磁性等因素，以满足不同应用领域的需求。
磁流体制备技术的不断发展，将为磁流体在电机、传感器、医疗、生物等领域的应用提供更加优秀的材料基础。
磁流体的制备
磁流体的制备1、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+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(55～60℃)和pH下，高速搅拌进行沉淀反应，制得8～10nm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。
2、氧化沉淀法：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。
3、解胶法。
是铁盐或亚铁盐在化学作用下产生Fe3O4或γ-Fe2O3，然后加分散剂和载体，并加以搅拌，使其磁性颗粒吸附其中，最后加热后将胶体和溶液分开，得到磁流体。
这种方法可得到较小颗粒的磁流体，且成本不高，但只使用于非水系载体的磁流体的制作。
4、气相-液相反应法：反应在一个四口玻璃瓶中进行，按一定比例分别加入Fe(CO)5、载液、表面活性剂，在电动搅拌下将混合液的温度升至90℃恒温2h，然后再升温至200℃恒温1h，整个加热过程中，高纯氨气以100mL/min的流量通入，将此过程重复3～4次，直至加入的Fe(CO)5全部反应为止，即可制得颗粒尺寸为6～12nm的高饱和磁化强度的氮化铁磁流体。
怎么做磁流体最简单的方法
怎么做磁流体最简单的方法
制备磁流体的最简单方法是通过混合磁性颗粒和液体。
以下是一种简单的制备方法：
材料：
1. 磁性粉末，如铁粉、钴粉或镍粉
2. 适合的溶液（如水或酒精）
3. 容器
4. 搅拌棒或搅拌器
步骤：
1. 将磁性粉末倒入容器中。
粉末的量可以根据需要进行调整。
2. 逐渐将适合的溶液倒入容器中，同时用搅拌棒或搅拌器进行搅拌。
3. 持续搅拌直到磁性粉末均匀分散在溶液中。
确保没有任何干粉或团块存在。
4. 磁流体制备完成后，可以使用磁场进行测试，以确认其磁性能。
请记住，这只是一种简单的制备方法，磁流体的性能可能会受到多个因素的影响，如使用的磁性粉末和溶液的类型、粒度和浓度等。
真正的磁流体制备方法可能会更加复杂，并可能需要使用专门的设备和技术。
磁流体的简单制作方法
磁流体的简单制作方法磁流体是一种特殊的液体，它可以通过磁场的作用而形成各种形状和动态。
磁流体广泛应用于医学、机械、电子等领域。
本文将介绍一种简单制作磁流体的方法。
材料准备制作磁流体需要以下材料：1.磁性颗粒：磁性颗粒是磁流体的主要成分。
磁性颗粒可以是铁、镍、铁氧体等材料。
在本文中，我们使用铁氧体颗粒。
铁氧体颗粒可以在化学试剂店或互联网上购买。
2.溶剂：溶剂是将磁性颗粒分散在其中的液体。
在本文中，我们使用的是二甲苯。
3.表面活性剂：表面活性剂是一种可以减少颗粒间相互作用力的化学物质。
在本文中，我们使用的是磺酸盐类表面活性剂。
制备步骤1.制备磁性颗粒溶液将一定量的铁氧体颗粒加入二甲苯中，并搅拌均匀，直到颗粒完全分散在液体中。
2.添加表面活性剂将适量的磺酸盐类表面活性剂加入磁性颗粒溶液中，并搅拌均匀。
3.加热溶液将磁性颗粒溶液加热至80℃左右，并在此温度下搅拌20分钟，直到颗粒完全分散在液体中。
4.冷却溶液将磁性颗粒溶液冷却至室温，并在此温度下搅拌30分钟，直到颗粒稳定分散在液体中。
5.制备磁流体将制备好的磁性颗粒溶液加入磁场中，磁性颗粒会在磁场的作用下形成各种形状和动态，从而形成磁流体。
注意事项1.在制备磁性颗粒溶液时，应该控制颗粒的浓度，以避免颗粒聚集。
2.在加热溶液时，应该注意不要将溶液加热过度，否则会导致颗粒聚集。
3.在制备磁流体时，应该选择合适的磁场强度和方向，以获得所需的形状和动态。
结论本文介绍了一种简单制备磁流体的方法。
通过控制磁性颗粒的浓度、加热温度和磁场强度等参数，可以制备出各种形状和动态的磁流体。
磁流体具有广泛的应用前景，可以应用于医学、机械、电子等领域。
多铁性材料及磁性液体简介-(1)
1.3 多铁性材料的磁电耦合效应
多铁性材料不仅同时具有磁有序和铁电有序，其共存的磁有序和铁电 有序之间还可能存在相互作用从而产生磁电耦合效应，即电极化翻转（或电场） 可以带来磁有序的变化，或者反过来磁有序的变化（或磁场）可以引起 电极化的改变 多铁性材料内部同时存在自发极化和自发磁化，两种有序度之间存在交 换耦合作用，根据 Landau 理论，其体系的自由能可展开如下:
多铁性材料及磁性液体介绍
髙榮禮
磁学国家重点实验室M03组
中国科学院物理研究所， 北京，100190
2012年12月27日
主要内容
1、多铁性材料 1.1 多铁性材料的概念 1.2 多铁性材料的铁性材料的分类
1.5 BiFeO3（BFO）单相多铁性材料
多铁性材料的分类：
多铁材料可以简单地分为两大类，一类是单相材料，另一类是复合体系。
单相材料中近年来研究较热的材料，主要有如下几类：
（1）Bi 系钙钛矿结构多铁材料，如BiMnO3，BiFeO3 等。它们都具 有钙钛矿的 ABO3 结构，其铁电性来源于 A 位 Bi 离子的6s2孤对电子 与O2-的2 p 电子之间的轨道杂化，这一点与PbTiO3 的铁电性来源有 些类似， 因此它们同PbTiO3 一样都具有较大的饱和电极化强度。该类材料中 的 BFO 具有 ABO3 的钙钛矿结构，是一种典型的单相多铁性材料。 相比于其它的单相多铁性材料，BFO 的铁电相变温度 (TC = 830 °C) 和反铁磁相变温度 (TN = 370 °C) [38, 39]，都在室温以上，在室温 下具有大的电极化和 G 型反铁磁性（或弱铁磁性）
2、磁性液体
2.1 磁性液体的概念 2.2 磁性液体的性质，用途及合成 2.3 二元磁性液体介绍
磁性液体的制备及其在工业中的应用
润滑与密封
Ｌ ＵＢＲＩ ＣＡＴＩ ＯＮ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
０ｃ ．２ ０ ｔ ０ ８
第３ ３卷 第 １ ０期
Ｖｏ． ３ Ｎｏ １ １３ ． ０
磁 性 液体 的 制备 及 其在 工 业 中的应 用
黄 巍 王 晓雷
江苏南京 ２ ０ １ ） １０ ６
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｇ ｅ ｉ ｕｉｓ ｒ ｐ ｒｔｏ ｙ ｒ ｓ ｍａ ｎ ｔ ｆ ｄ ；ｐ ｅ ａ ａｉｎ；ｉｄ ｓｒａ ｐ ｌｃ ｔ ｎ ｃｌ ｎ ｕ ｔ ｌａ ｐ ｉａｉ ｉ ｏ
磁性 液体 （ ｇｅ ｃＦｕ ｓ 又称 磁 流体 ，是 由 Ｍａｎｔ ｌｉ ） ｉ ｄ 纳米级的磁性颗粒通过表面活性剂的包覆 ，高度均匀 分散 于基 载 液 中所 形 成 的稳 定 的 固一 两 相胶 状 液 液
体 …。这 种材料 既具有 固相材料的磁 性 ，又具有液相
下面分别对这 ３种不 同类型的磁性液体 的制备方法进
行介绍 。
１ １ 铁 氧 体 型磁 液 的 制 备 ．
１ １ １ 机 械 研 磨 法 ．．
的流动性 ，即使在重力 、离心力 、电磁 力等作用 下也
不会发生 固液分 离 ，是一 种典 型 的纳 米复 合材料 ，
１ 磁 性 液 体 的 制 备
代 ，人们 通过对 粒径为 ３ ｍ磁铁 矿 （ ｅ０ ）进行 ０ Ｆ 长达 ３ 月的机 械研 磨 ，制备出 以煤油为基载液 ，油 个 酸 为表 面活性剂的磁性液体 。研磨法 的优点在 于它 对研 磨的材料和基载液没有特别 的要求 ，但该方法耗 时长 ，效 率低 ，且所得 颗粒粒径分布广 ，目前 已多不
机械力作用下 的分散通 常被认 为是 简单 的物理分
磁流体的原理及应用论文
磁流体的原理及应用论文引言磁流体（Magnetic Fluid），又称为磁性流体、磁液体、磁性液体，是一种特殊的液体，具有独特的磁性和流体性质。
磁流体在各种领域具有广泛的应用，例如医学、机械、电力和环境等。
本文将介绍磁流体的原理，以及其在不同领域中的应用。
1. 磁流体的原理•磁流体的定义：磁流体是一种由细小的磁性粒子悬浮在基础液体中形成的复合物体。
•磁流体的组成：磁流体由磁性粒子和基础液体两部分组成。
磁性粒子可以是铁、镍等具有磁性的材料，基础液体可以是水、矿物油等。
•磁流体的性质：磁流体具有独特的磁性和流体性质，可以被外加磁场控制其流动。
在没有外加磁场时，磁流体呈现出流体的特性，可以流动、分散和混合；在有外加磁场时，磁性粒子会受到磁力的作用，形成链状结构，使得整个磁流体呈现出磁性。
2. 磁流体的应用2.1 医学领域•磁流体在磁共振成像（MRI）中的应用：磁流体可以作为MRI的对比剂，通过增加图像的对比度提高图像的清晰度，提供更准确的诊断结果。
•磁流体在癌症治疗中的应用：通过在肿瘤区域注入磁流体，可以利用外加磁场的作用，将磁性粒子集中在癌细胞附近，使得肿瘤治疗更加精确和有效。
2.2 机械领域•磁流体在密封装置中的应用：磁流体可以用于制造高性能的密封装置，具有良好的密封性能和耐腐蚀性能，广泛应用于航空航天、汽车和船舶等领域。
•磁流体在减振器中的应用：磁流体可以用于制造减振器，通过调节磁场的强度和方向，可以实现对机械振动的控制和减少噪声。
2.3 电力领域•磁流体在电感器中的应用：磁流体可以用于制造电感器，通过调节磁场的强度，可以调节电感器的电感值，改变电流的大小和方向，实现对电器的控制。
•磁流体在变压器中的应用：磁流体可以用于制造变压器，通过磁性粒子的排列，可以实现对电压的调节和稳定。
2.4 环境领域•磁流体在污水处理中的应用：磁流体可以用于处理污水中的重金属离子和有机物等有害物质，通过外加磁场的作用，将这些有害物质吸附到磁性粒子上，从而实现对污水的净化和处理。
磁性液体
磁性液体之二元磁性液体1、什么是磁性液体？所谓磁性液体（也叫铁磁流体）(Ferrofluids, magnetic fluids ，magnetic liquid,)，并非是指严格意义上的“液态”磁性材料（物质处于液态的温度都高于其居里温度，所以目前还没有液态的磁性材料，一个例外，1996年，发现在Co-Pd 合金在冷却熔化的过程中发现磁性相变，不过就磁场控制流动及相关应用方面，没有技术价值。
）通常是由粒径在10nm 左右的强磁性（铁磁性或亚铁磁性）微粒均匀分散在基液中（fluid carrier ），通过吸附离子（电荷排斥力）或在表面带上长链分子（位力排斥）达到抗团聚而形成的稳定的胶体体系。
纳米微粒通常是铁磁性金属、亚铁磁性等强磁性纳米微粒，基液通常是水、有机液体或者有机水溶液。
2、合成磁性液体的步骤：(a) 合成纳米尺度的磁性颗粒，合成的方法有： 微乳液法, 共沉淀法, 球磨法, 生化学法, 溶胶凝胶法及热分解法等.(b) 将纳米颗粒稳定的分散在各种极性/非极性的基液里面, 为了获得稳定的磁性液体, 应当选择与基液的介电性相匹配的分散剂。
各种表面活性剂, 如：油酸钠（一种有机物）, 氨基十二烷（dodecylamine ）等通常使用于增强水介质中的分散性。
3、对微粒的要求：只有当微粒间的磁能大于它们之间的热能的时候，就会产生磁场导致的团聚。
Rosens weig 把这个比值定义为微粒之间的相互作用参数，表示为：Tk VM B 2420μλ=由于大多数磁性液体中的磁性微粒都是被表面活性剂包裹起来的， 磁性微粒不能接触，所以磁性力只有足够强的时候才能穿过表面活性剂层。
考虑到表面活性剂的厚度s 之后，粒子间的作用参数就可以表示为：320)2(24sd d T k VM B sp +=μλ 当λ<1,说明热能占主导地位，在磁场作用下微粒之间的磁性相互作用力可以不考虑； 当λ>1. 微粒之间的磁性相互作用能就大于热能， 在磁场作用下微粒就会团聚。
磁流体配方
磁流体配方磁流体，是一种具有特殊性质的流体材料，它能够在外加磁场的作用下改变自身的形状和流动性。
磁流体的应用范围十分广泛，包括电磁阻尼、精密仪器、声学设备等领域。
本文将介绍一种常见的磁流体配方，帮助读者更好地了解磁流体的制备过程和原理。
配方一：磁流体基础配方材料：1. 磁性颗粒：常用的磁性颗粒包括铁磁性颗粒，如铁粉、铁氧体等。
2. 载体液体：如水、油、有机溶剂等。
步骤：1. 将磁性颗粒与载体液体按比例混合，形成均匀的磁流体悬浮液。
2. 使用搅拌器或超声波处理器对悬浮液进行充分搅拌或超声处理，使磁性颗粒均匀分散在液体中。
3. 通过离心机或过滤器去除悬浮液中的杂质和大颗粒，获得纯净的磁流体。
配方二：改性磁流体配方为了改善磁流体的性能和稳定性，可以对基础配方进行改良和改性。
以下是一种常见的改性磁流体配方。
材料：1. 磁性颗粒：铁磁性颗粒、氧化铁颗粒等。
2. 载体液体：水、油、有机溶剂等。
3. 分散剂：如表面活性剂等，用于增加磁性颗粒与载体液体的相容性和稳定性。
4. 稳定剂：用于防止磁性颗粒在悬浮液中沉淀和聚集。
步骤：1. 将磁性颗粒与载体液体按比例混合，形成初始悬浮液。
2. 加入适量的分散剂，搅拌或超声处理，使磁性颗粒均匀分散在液体中。
3. 加入稳定剂，继续搅拌或超声处理，使磁流体更加稳定。
4. 通过离心机或过滤器去除悬浮液中的杂质和大颗粒，获得纯净的磁流体。
配方三：高性能磁流体配方为了满足特殊应用需求，如高温、高压等环境下的应用，可以采用高性能磁流体配方。
以下是一种常见的高性能磁流体配方。
材料：1. 磁性颗粒：高温、高压环境下具有优异磁性的颗粒，如稀土磁体等。
2. 载体液体：具有高温、高压稳定性的液体，如硅油等。
3. 高温稳定剂：用于增加磁流体在高温环境下的稳定性。
4. 高压稳定剂：用于增加磁流体在高压环境下的稳定性。
步骤：1. 将磁性颗粒与载体液体按比例混合，形成初始悬浮液。
2. 加入适量的高温稳定剂和高压稳定剂，搅拌或超声处理，使磁性颗粒均匀分散在液体中。
磁性液体介绍
由于磁性液体同时具有磁性和流动性，因此具有许多独
特的磁学、流体力学、光学和声学特性。磁性液体表现为超
顺磁性，本征矫顽力为零，没有剩磁；在外磁场下，磁性液
体被磁化，满足修正的伯努利方程。与常规伯努利方程相比，
添加了一项磁性能，使磁性液体具有其它流体所没有的、与
磁性相关联的新性质：例如磁性液体的表观密度随外磁场强
图4. 无摩擦开关
图5. 新型离心开关
6. 精密研磨和抛光 磁性液体研磨是利用磁性液体的浮 力将微米级的磨料悬浮于液体表面，与待抛光的工件紧 密接触。不论工件的表面形状多么特殊，均可用此技术 精密抛光。另外还可用来研磨高级Si3N4陶瓷球（图6）， 效率比传统方法高40倍。
图6. 磁性液体研磨
2 磁性液体的性质
磁性液体的特性是磁性颗粒、界面活性剂及载液性能的 综合表征。作为一种特殊的胶体体系，磁性液体同时兼有软 磁性和流动性，因此它具有特殊的物理特性化学特性及流体 特性。 磁性液体最基本的性能是它集固体的磁性和液体的 流动性于一体，单畴的磁性粒子能自发磁化至饱和，同时因 粒子尺寸微小，再加上界面表面活性剂的影响，颗粒间的范 德华力得以克服，在重力和颗粒间磁相互作用下，颗粒悬浮 在载液中呈布朗运动，每个颗粒磁矩取向完全随机，表现出 超顺磁性。具有流动性的磁性液体，在外加磁场作用下，其 磁化强度随外加磁场强度的增大而增大，而且无磁滞现象， 矫顽力和剩磁均为零。在外加磁场作用下，磁性液体的其它 物理性质如粘滞性、流变性等也发生了显著的变化。在外加 磁场时，磁性液体中的磁颗粒按磁场方向排列，产生双折射
60年代美国和日本研制成功后，人们对磁性液体的 特殊性能进行了广泛的探索和研究，并把它应用于科学 实验和工业装置中。美国60年代成立了磁性液体公司， 专门从事磁性液体的应用研究。苏联、英国、法国也相 继开展磁性液体的技术研究。中国于70年代开始磁性液 体的研制及应用研究。这种新型功能材料已在航天航空、 冶金机械、化工环保、仪器仪表、医疗卫生、国防军工 等领域获得广泛应用。
2017年度重庆市科学技术奖励推荐名单-重庆市教委
16
双歧杆菌基因工程表达系统构建及其在生物医学中的应用
科技进步奖
马永平、宋方洲、唐伟、易发平、汪长东、卜友泉
重庆医科大学
17
疾病生物标志物高灵敏检测新方法研究
自然科学奖
丁世家、程伟、李剑波、鞠熀先、颜玉蓉
重庆医科大学
18
阿尔茨海默病的发病机制与调控研究
自然科学奖
高速公路沥青混凝土路面建设智能监控系统研究
科技进步奖
梁乃兴、黄志福、曹源文、于伟、赵毅、马丽英、杜镇宇、宋永朝、曾晟、吕瑞、李想、张鑫、丁伟峰、简洁强、何伦保
重庆交通大学、安徽省交通控股集团有限公司
26
几类时滞递归神经网络动力学行为研究
自然科学奖
宋乾坤、胡进、王慧维、周博、黎克麟
重庆交通大学、西南大学、四川理工学院
29
新型抗滑支挡结构研发及施工关键技术
科技进步奖
王羽、柴贺军、张庆明、阎宗岭、熊卫士、应文宗、袁国康、唐胜传、谢吉宁、赵波
重庆交通大学、重庆建工集团股份有限公司、重庆交通建设（集团）有限责任公司、招商局重庆交通科研设计院有限公司、重庆第一市政工程有限责任公司
30
城市占道施工交通组织理论方法与标准化
科技进步奖
魏子栋、李莉、陈四国、丁炜、聂瑶
重庆大学
44
具有高效缓蚀性能的新型绿色有机缓蚀分子构建及防护金属腐蚀机理研究
自然科学奖
张胜涛、高放、向斌、郑兴文、陈世金
重庆大学、四川理工学院、广东梅州博敏电子股份有限公司
45
高维数据挖掘算法及可信服务计算预测模型研究
自然科学奖
朱庆生、夏云霓、罗辛、吴全旺、周明强
重庆大学
磁性液体
磁性液体磁性液体(Magnetic Liquids)，又称磁流体(Magnetic Fluids)、铁磁性流体(Ferromagnetic fluids)、磁性胶体(Magnetic Colloids)。
它是由纳米级(一般小于10nm)的磁性颗粒(Fe3O4 ,γ- Fe2O3 ,Fe ,CO,N ,Fe-CO-N合金、a-Fe3N及γ-Fe4N等)，通过界面活性剂(梭基、胺基、轻基、醛基、硫基等)高度地分散、悬浮在载液(水、矿物油酒旨类、有机硅油、氟醚油及水银等)中，形成稳定的胶体体系。
即使在重力、离心力或强磁场的长期(5-8年)作用下，不仅纳米级的磁性颗粒不发生团聚现象，保持磁性能稳定，而且磁性液体的胶体也不被破坏。
这种胶体的磁性材料被称为磁性液体。
磁性液体既具有一般软磁体的磁性，又具有液体的流动性。
磁性液体中的纳米级磁发达到饱和。
同时由于粒子内部的磁矩在热运动的影响下任意取向，粒子呈超顺磁状态，因此磁性液体也呈超顺磁状态。
一旦有外磁场的作用，分子磁矩立刻定向排列，对外显示磁性。
随着外磁场强度的增加，磁化强度也成正比的增加。
达到饱和磁化后，磁场再增加时，磁化强度也不再增加。
当外加磁场消失后，磁性颗粒立即退磁，几乎没有磁滞现象，其磁滞回线呈对称”S”型。
这种具有液体流动性的磁性材料才是真正的磁性液体。
磁性液体是1965年美国宇航局为解决太空人宇航服头盔转动密封问题由S.S.Pappel研究成功的。
在1965年获得世界上第一个具有实际应用的制备磁性液体的专利。
他是将磁铁矿粉、界面活性剂(油酸)和润滑油混合在一起，在球磨机中球磨，最后利用离心方法去掉大颗粒而研制成功的。
1966年，日本东北大学饭坂润三也研制成功，从此开始了磁性液体的广泛应用。
尤其是W. Ostwald等人利用化学反应也制取了具有一定磁性能的胶体。
不过这种磁性胶体或因为磁性颗粒的直径过大，或因为界面活性剂选择不当等原因，使得磁性胶体极不稳定，很难获得应用，因此也未获得足够的重视。
磁性液体的制备方法
磁性液体的制备方法按磁性液体所含纳米级磁性颗粒的种类，大体可分为铁酸盐系、金属系、氮化铁系三类，下边分别介绍磁性液体的制备方法。
1.1铁酸盐系磁性液体的制备方法这类磁性液体的磁性颗粒选用Fe3O4 、Y-Fe2O3、Co、Ni、Fe2O4等，制备方法有粉碎法、化学共沉淀法和胶溶法等。
1.1.1粉碎法该法为美国首创，它是将分散质和表面活性剂与载夜装入球磨机进行长时间的研磨，一般为5~20周。
粉碎后，通过离心分离除去未分散的粗大颗粒制得磁性液体。
该法是1965年由Papell最先开发，制备方法简单，但没有效率，研磨时间长，成本过高。
1.1.2 化学共沉淀法化学共沉淀法是将FeSO4、Fe2(SO4)3以相同物质的量混合后，将NaOH添加到pH为11，用共沉法合成Fe3O4。
接着加入油酸钠溶液，继续加热，会在Fe3O4表面生成油酸的两分子吸附层，分散于水溶液中。
然后，将pH降至5.5时，Fe3O4的两分子吸附层变为单分子吸附层，从水溶液分离沉降。
对该单分子吸附层进行水洗，除去钠盐后，再将其适当地分散于溶液中，就制成了铁酸盐系磁性液体。
这种发放比粉碎法效率高，成本低，目前仍被广泛采用。
1.1.3 胶溶法将Fe+2和Fe+3按物质的量比1:2混合后加氨水，合成Fe3O4，将该Fe3O4加入到含油酸煤油中煮沸，Fe3O4表面吸附油酸，从水相向煤油相转移，生成煤油基磁性液体。
不管是采用什么方法制备的铁酸盐系磁性液体，其饱和磁化强度一般为300~500Gs，最高为600Gs,但铁酸盐系磁性液体的稳定性比较好，因此不管是产量还是应用范围在国内外仍占统治地位。
1.2金属系磁性液体的制备方法1.2.1CO羰基热分解法CO羰基热分解法是利用热分解化学上不稳定的有机金属，析出金属超微粒子并分散于载夜中形成磁性液体。
例如，在甲苯中加入丙烯酸盐系的共聚物和CO羰基进行回流时，通过CO羰基的分解，生成CO磁性液体。
1.2.2真空蒸镀法真空蒸镀法是在抽成真空的钟罩内，将金属加热蒸发后急骤冷却形成金属超微粒子再吸附表面活性剂而形成磁性液体，例如将含表面活性剂低挥发性溶剂装入旋转滚筒，将滚筒内部抽成真空使金属Fe或CO蒸发时，表面活性剂以蒸发金属吸附在滚筒表面，生成金属磁性液体。
追踪神奇的“生物导弹”——北京交通大学教授李德才谈磁性液体研究
莲花 ，让 人惊叹 。为什么 者 揭 开 了 磁 性 液 体 的 神 秘 面纱 。
神 奇 的 磁 性 液 体
记者 ：对普 通读 者来说 ，他 们对
磁 性 液 体 材 料 这 个概 念 会 很 陌 生 ， 刚 才 看 了 您 的 演 示 ， 更是 觉 得 这 种 看 似 普 通 的 液 体 ， 具 有 神 奇 的 特 性 ， 请 您 简单给读者介 绍一下。
打破技术 垄断
记 者 ：您作 为 北 京 交通 大 学 磁 性 液 体 研 究 中心 的 学科 带 头 人 ， 带 领 团 队 取 得 了一 系 列 的 研 究成 果 ，请 您 具 体 介 绍 一 下 。
李 德才 ：北 京 交通 大学 磁性 液体
研 究 中 心 是 集 理 论 研 究 ，产 品 研 发 与 制 造 于 一 体 的 综 合 机 构 。 目前 ， 中 心 拥 有 国 内 最 先 进 的 磁 性 液 体 制 备 和 产 品加 工 设 备 ，可 以生 产 水 基 、煤 油 基 、 氟 油 基 、机 油 基 和 二 酯 基 等 多 种 基 液 的 磁 性 液 体 ；研 制 的 磁 性 液 体 爬 坡 、 磁 性 液 体 爬 杆 、磁 悬 浮 地 球 仪 、磁 性 流 体 悬 浮 仪 和 磁 性 液 体 特 殊 性 能 显 示 仪 等科普展 品被各 大专 院校 和科 技馆 所广 泛 采用 ，作为 科技 馆展 品，在 展 览 中 受 到 了 大 家 的 欢 迎 。 比 如 其 中 的 磁 性 液 体 爬 坡 装 置 ， 当磁 场 加 到 磁 性 液 体 上 时 ，在 磁 性 液 体 内 部 将 产 生 吸 引 力 ， 利 用 这 一 作 用 ， 可 演 示 “水 ” 往 高 处 流 的 现 象 ，使 人 认 识 磁 性 液 体 这 种新 型功 能材 料 的特 殊性 质 ，发现 它 与 一 般 液 体 的 不 同 ， 思 考 “水 ” 往 高 处流 的机 理。磁性 液 体悬 浮仪 是一 种 集机 械、 电子 、化 学 于一 体 的高科 技产 品。该产 品具有 体积小 ，重量 轻 ， 演 示 效 果 好 等 特 点 。
磁流体的简单制作方法
磁流体的简单制作方法磁流体是一种具有磁性的液体，它可以受到外部磁场的控制，从而改变自身形状和流动性质。
磁流体在工业、医学、生物学等领域有着广泛的应用，如制备磁性纳米材料、磁性生物探针、磁性流体密封等。
本文将介绍一种简单的制备磁流体的方法。
一、实验原理磁流体是由磁性微粒子和稳定剂组成的，其中磁性微粒子可以是铁磁性或顺磁性的，稳定剂可以是表面活性剂、聚合物等。
在外部磁场的作用下，磁性微粒子会发生磁聚集现象，形成磁性链状结构，从而使整个磁流体呈现出磁性。
二、实验步骤1.准备材料（1）氧化铁磁性微粒子：可以购买商用的氧化铁磁性微粒子，也可以自行制备。
（2）稳定剂：可以选择表面活性剂，如十二烷基硫酸钠（SDS）、羧甲基纤维素钠（CMC-Na）等，也可以选择聚合物，如聚丙烯酸（PAA）、聚乙烯醇（PVA）等。
（3）去离子水：用于制备磁流体的溶液。
（4）磁铁：用于产生外部磁场。
2.制备磁流体（1）将氧化铁磁性微粒子和稳定剂按一定比例混合。
（2）加入适量的去离子水，搅拌均匀，得到磁流体的预混液。
（3）将磁流体预混液注入磁场下的容器中，放置在磁铁上方。
（4）在磁铁下方观察磁流体的形态变化。
3.实验注意事项（1）制备磁流体的容器和工具要求无铁材质，以避免对磁场的影响。
（2）在制备磁流体时，稳定剂的用量应控制在一定范围内，过多的稳定剂会影响磁性微粒子的磁聚集。
（3）在观察磁流体的形态变化时，应注意磁铁的磁场强度和方向，以获得准确的实验结果。
三、实验结果分析通过以上实验步骤，制备出的磁流体可以呈现出磁性。
在外部磁场的作用下，磁性微粒子会聚集成链状结构，从而使磁流体呈现出磁性。
磁流体的形态变化可以用照相机或显微镜进行观察和记录，以便进一步分析和研究。
四、实验应用磁流体具有广泛的应用前景，如：（1）制备磁性纳米材料：磁流体可以作为磁性纳米材料的前体，在外部磁场作用下进行磁聚集和热处理，制备出具有特定形貌和磁性的纳米材料。
（2）磁性生物探针：磁流体可以作为生物探针的载体，通过磁性控制和磁共振成像等技术，实现对生物分子、细胞和组织的检测和定位。
磁流体制作方法
磁流体制作方法磁流体是一种由磁性颗粒和稳定的液体组成的复合材料，可以被磁场控制。
它有广泛的应用领域，包括在机械、医疗、环境和航天等领域中。
在这篇文章中，我将介绍几种磁流体的制作方法。
1. 化学合成法化学合成法是制备磁流体的最常用方法。
该方法涉及将磁性粒子与溶剂和表面活性剂混合在一起，通过化学反应产生磁流体。
在这个过程中，金属盐会在表面活性剂的作用下与还原剂反应，形成细小、均匀的磁颗粒。
随着时间的推移，这些颗粒形成聚集体。
最终形成一个可以被磁化的磁流体。
2. 柔性生长法柔性生长法是一种两步法，首先在金属盐和表面活性剂的存在下生长大颗粒，然后经过适当的处理使它们分散为小颗粒。
在这个过程中，金属离子在水相中逐步聚集并与表面活性剂配合形成胶束结构。
在加热脱水过程中，表面活性剂与水分解，胶束结构分裂，并沉淀出球形颗粒。
这些颗粒具有一定的尺寸分布，可以用于制备磁流体。
3. 水热法水热法是一种将金属离子通过控制反应条件在有机胶体中形成的方法。
在这个过程中，金属离子和表面活性剂经过氢氧离子催化反应（即水解性能）干预，形成晶体颗粒，这是该方法中的关键步骤。
将产生的固体颗粒悬浮在水中，并通过几个步骤来形成磁性颗粒。
这些颗粒可以用于制备磁性流体。
4. 聚合物包裹法聚合物包裹法是将磁性颗粒包裹在聚合物基质中的一种方法。
在这个过程中，磁性颗粒首先与聚合物单体混合，然后在聚合过程中逐渐形成聚合物包裹的磁性颗粒。
这种方法有助于提高磁流体的稳定性和分散性。
5. 机械合成法机械合成法是一种通过磁场引导磁性颗粒沉积并形成磁流体的方法。
在这个过程中，磁性粒子和溶剂在磁场下受到引力，导致它们沉积在特定的区域而不是像其他物理或化学方法那么均匀地分布在液相中。
这种方法可以生产高浓度的磁流体。
总之，以上是几种制备磁流体的方法。
每种方法都有其优缺点和适用范围。
因此，选择正确的磁流体制备方法非常重要，并需要考虑应用领域、磁流体性质、工艺条件等多个因素。
磁性材料的制备和性能
磁性材料的制备和性能磁性材料，是指具有磁性的材料，也就是说，它们能够吸引或排斥另一磁性材料。
磁性材料在生产和生活中广泛应用，比如用于电子产品中的电动机、发电机和变压器中，以及用于医学成像设备、地磁探测仪和录音磁带中。
而磁性材料的性能依赖于它们的制备方法和化学成分。
一、制备方法1.1 化学合成化学合成法是制备磁性材料的常用方法之一。
它的优点是制备过程简单易行、可控性强。
常用的化学合成方法包括溶胶凝胶法、水热法、共沉淀法和溶液热法等。
其中，溶胶凝胶法是一种利用溶液中前驱物形成胶体，经固化、热处理后得到均匀、纯净、高性能陶瓷材料的方法。
水热法是一种利用高温高压下水的溶解能力，控制动力学过程进行化学反应得到单晶、高品质、多种形态的颗粒或薄膜的方法。
共沉淀法是指在同一反应容器中，将两种或两种以上的氢氧化物气体或其溶液中相应的阳离子和阴离子，共同沉淀形成的粉体。
溶液热法是指在一定的温度和压力条件下，将各种相关的前驱体物质溶解于高沸点有机溶剂或水溶液中，通过反应获得磁性材料。
1.2 力学和物理方法力学和物理方法包括高能球磨（HEBM）、溅射、磁控溅射、物理气相沉积（PVD）和物理气相沉积强化（PECVD）等。
例如，溅射法是在真空条件下，用高能离子轰击靶材，使其表面原子解离，形成薄膜或颗粒。
在这种方法中，使用的材料原子量较大。
HEBM是一种通过机械法破碎和磨合磨料，使其分散在有机或无机液体中的方法。
此方法常用于制备纳米级别的粒子，其优点是不会使样品受到过多的热或氧化破坏。
二、性能2.1 磁滞回线磁滞回线是描述磁性材料应用性能的重要参数。
它指的是，当外磁场从0逐渐增大到最大值时，材料磁化强度由0逐渐升高，然后达到饱和，最后在磁场变为负值时，磁化强度一定不等于0。
如果材料的磁滞回线更窄，代表材料更易磁化，响应更灵敏，由此可以看出磁性材料的磁分子和颗粒大小。
2.2 矫顽力矫顽力也是磁性材料中的另一个关键参数。
它指的是，当外磁场增加到一定强度时，材料自身的磁化强度发生180度的翻转，这需要的是磁场强度越来越大，当达到一定值时就能使材料的自身磁性完全消失。
磁流体的制作过程
磁流体的制作过程磁流体是一种特殊的液体，它具有磁性和流动性，可以在外加磁场的作用下改变形状和流动方向。
磁流体的制作过程需要经过多个步骤，下面将详细介绍。
第一步：准备原材料磁流体的主要成分是磁性颗粒和液体载体。
磁性颗粒可以选择铁氧体、钴铁等材料，液体载体可以选择水、油等。
在制作磁流体之前，需要先准备好这些原材料。
第二步：制备磁性颗粒磁性颗粒是磁流体的关键组成部分，其制备过程需要经过多个步骤。
首先，需要选择合适的材料，将其粉碎成细小的颗粒。
然后，将这些颗粒进行磁化处理，使其具有一定的磁性。
最后，将磁性颗粒进行表面修饰，以提高其稳定性和分散性。
第三步：制备液体载体液体载体是磁流体的另一个重要组成部分，其制备过程相对简单。
一般来说，只需要将所选液体进行过滤、脱氧、去离子等处理，以保证其纯度和稳定性即可。
第四步：混合磁性颗粒和液体载体将制备好的磁性颗粒和液体载体混合在一起，形成磁流体的初步混合物。
在混合的过程中，需要控制好磁性颗粒的含量和分散度，以保证磁流体的性能。
第五步：添加表面活性剂为了提高磁流体的稳定性和分散性，需要添加一定量的表面活性剂。
表面活性剂可以使磁性颗粒分散均匀，防止其聚集和沉淀。
第六步：磁场处理在制作磁流体的过程中，需要通过磁场处理来使其具有磁性。
一般来说，可以通过外加磁场或内部自生磁场的方式来实现。
在磁场的作用下，磁性颗粒会排列成链状或网状结构，从而使磁流体具有磁性。
第七步：调整性能最后，需要对制作好的磁流体进行性能调整。
可以通过改变磁性颗粒的含量、液体载体的种类、表面活性剂的用量等方式来调整磁流体的性能，以满足不同的应用需求。
总之，磁流体的制作过程需要经过多个步骤，其中每个步骤都需要精细的操作和控制。
只有在严格遵循制作流程的前提下，才能制作出高质量的磁流体。
磁性液体性质及应用
磁性液体性质及应用南京大学物理系钟伟都有为一、概述磁性液体是由纳米级（10纳米以下）的强磁性微粒高度弥散于某种液体之中所形成的稳定的胶体体系。
60年代美国首先应用于宇航工业，后来逐渐转为民用，现已成为很庞大的产业，在美国、日本、德国等发达国家都有磁性液体公司，全球每年要生产磁性液体器件数百万吨。
磁性液体中的磁性微粒必须非常小，以致在基液中呈现混乱的布朗运动，这种热运动足以抵消重力的沉降作用以及削弱粒子间电、磁的相互凝聚作用，在重力和电、磁场的作用下能稳定存在，不产生沉淀和凝聚。
磁性微粒和基液浑成一体，从而使磁性液体既具有普通磁性材料的磁性，同时又具有液体的流动性，因此具有许多独特的性质。
磁性液体是由强磁性微粒、基液以及表面活性剂三部分组成。
为了得到稳定的磁性液体，强磁性微粒必须足够小，如对铁来说，微粒直径要小于3纳米；对Fe3O4来说，直径不能大于10纳米。
制备纳米微粒的方法很多，我们采用化学共沉淀技术制备直径10纳米左右、分布均匀的Fe3O4微粒。
化学共沉淀技术具有操作简便、成本低，对设备要求不高等优点。
选择合适的表面活性剂是制备磁性液体的关键。
表面活性剂包覆在微粒表面，具有以下作用：1. 防止磁性颗粒的氧化；2. 克服范德瓦尔斯力所造成的颗粒凝聚；3. 削弱静磁吸引力；4. 改变磁性颗粒表面的性质，使颗粒和基液浑成一体。
对表面活性剂总的要求是，活性剂的一端能吸附于微粒表面，形成很强的化学键，另一端能与基液溶剂化。
不同基液的磁性液体要选择不同的表面活性剂，有时甚至需要两种以上的表面活性剂。
南京大学从八十年代开始进行磁性液体的研制工作，在强磁性微粒的制备，表面活性剂的选择等方面积累了丰富的经验。
现已能制备出高质量的水基、煤油基和邻苯二甲酸二异辛脂基磁性液体。
二、磁性液体的性质由于磁性液体同时具有磁性和流动性，因此具有许多独特的磁学、流体力学、光学和声学特性。
磁性液体表现为超顺磁性，本征矫顽力为零，没有剩磁；在外磁场下，磁性液体被磁化，满足修正的伯努利方程。
磁性流体
二、磁性流体在密封技术中的应用
（一）磁流体密封技术的特点
是一种位于接触式和非接触式之间的密封形式，有以下特点：
严密的密封性 不可测量的泄露率 长寿命 可靠性高 无污染 能承受高速旋转 最佳的扭矩传递 低黏性摩擦 即使在运行过程中中断，不受增塑和弛豫的影响
（二）磁流体密封技术的原理
通常情况： P 有磁场时： P
Q 2 Q 2
V V
2
Q g h 常数 Q gh 1 4
2
H O
M d H 常数
在不计重力的前提下，可由上式得出磁性流体的压强差。
（四）影响因素
密封间隙的影响 介质的影响 温度的影响 转速的影响 磁场强度的影响 纳米磁性流体注入的影响 齿层尺寸及密封级数的影响
（二）磁性流体(Magnetic fluids)
磁性流体也称作超顺磁性液体(Super Para magnetic fluids) 或者铁流体(Ferrofluid)，是指有磁性、可流动的液体。
（三）组成、种类和制备
1、组成
磁性流体是由磁性固体微 粒均匀分散到液体中与其 混合而成的一种固液相混 的胶状液体材料。
按性能指标分类：有低粘度和高粘度、低挥发损失和高挥发损失、
地磁饱和强度和高磁饱和强度、轻磁流体和重磁流体等
磁流体中通常加入的微粒是磁铁矿微粒，如Fe3O4， γ－Fe2O3,Co等强磁性微粒，它们大多是尖晶石兼铁氧体。
3、制备方法
机械研磨法 化学共沉淀法 热分解法 解胶法 水溶液吸附—有机相分散法 更选母液球磨法 真空蒸镀法 等离子体法 气相液相反应法
三、展望
发展方向： 磁流体的基础研究 磁流体的应用研究 从市场需求看，在磁性流体的应用制品中，最 大的需求是防尘密封和真空密封，最具有潜力 的新款跑车 『凯迪拉克XLR』
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第31卷第7期 西南大学学报(自然科学版) 2009年7月Vol131 No17Journal of Sout hwest University(Nat ural Science Edition)J ul1 2009文章编号:167329868(2009)0720088207二元CoFe2O42p2MgFe2O4磁性液体的制备及磁化特性研究①张廷珍, 李 建, 文榜才, 韩芍娜, 高荣礼西南大学物理科学与技术学院,重庆400715摘要:采用化学共沉淀法制备了Co Fe2O4强磁性纳米微粒和p2MgFe2O4(Mg(O H)2与Fe(O H)3的混合物)弱磁性纳米微粒.并按体积比为1∶1将Co Fe2O4磁性液体、p2MgFe2O4顺磁磁性液体混合,得到二元Co Fe2O42p2Mg2 Fe2O4磁性液体.实验结果表明混合磁性液体的磁化强度不能简单等于两种单一磁性液体磁化强度的叠加.在Co Fe2O4磁性液体中,其磁性微粒在无场时会自发组装形成对磁化强度无贡献的闭合环状团聚体结构.二元磁性液体磁化时,这种Co Fe2O4微粒环可能部分破裂.根据偶极子相互作用能判断Co Fe2O4体系与p2MgFe2O4体系无相互作用,因此可根据单元磁性液体的磁化性质为基础来分析二元磁性液体的磁化性质.关 键 词:磁性液体;Langevin理论;类气压缩;磁化强度;团聚体中图分类号:O48215文献标识码:A磁性液体一般是粒径为10nm左右的强磁性纳米微粒均匀的分散在基液中的稳定悬浮液体,具有可通过磁场调控其物理性能,即调变其微观结构的特点.近年来,有研究者对同一化学组成的大、小两类尺寸的纳米微粒构成的尺寸双分散体系模型进行了理论研究,得出了大微粒构成场致结构的主体,小微粒由其相对含量的多少可能抑制也可能增强场致结构的形成、变化等结论[123].由此可推想,双分散体系的磁性液体可能具有新的性质.然而这样的尺寸双分散体系在实验上很难实现.微粒的相互作用强弱就其物理本质来讲与磁矩m(m=πd3M/6,d为微粒粒径,M为其磁化强度)的大小有关,即不但与粒径d有关,还与其磁化强度M有关.通常,强磁性物质的饱和磁化强度M s远大于顺磁物质的感生磁化强度M(M=χH).于是可以设想通过合成由两类不同磁性(M不同)颗粒构成的体系来进行双分散体系研究.即磁双分散体系,故本文中用磁双分散体系来代替尺寸双分散体系,这样可以更便于从理论和实验的结合来讨论体系的性质.本文采用Massart法[4]制备了微粒体积分数φ相同的强磁性Co Fe2O4离子型磁性液体和弱磁性p2Mg2 Fe2O4离子型磁性液体以及直接混合两磁性液体得到的二元Co Fe2O42p2MgFe2O4离子型磁性液体,并对三种离子型磁性液体的磁化性质进行了研究.1 实 验本实验中纳米磁性微粒通过化学共沉淀法制备.Co Fe2O4纳米微粒的制取为:将FeCl3・6H2O①收稿日期:2008209203基金项目:重庆市自然科学基金资助课题(CSTC2007BA3031).作者简介:张廷珍(19822),女,山东日照人,硕士研究生,主要从事磁性液体的制备及物理性质研究.通讯作者:李 建,教授.(0104mol ,100mL )与Co (NO 3)2・6H 2O (0102mol ,100mL )混合,加入NaO H (0135mol ,500mL ),然后将混合溶液加热到沸腾,伴之快速搅拌.沸腾持续1min 后取下自然沉淀.充分沉淀后用1mol/L 的H (NO )3溶液对沉淀物进行清洗直至p H 值为7.然后将清洗所得产物加到沸腾的Fe (NO 3)3水溶液中加热30min ,最后经过丙酮脱水、干燥等工序后得到所需要的CoFe 2O 4纳米微粒.以相同的方法用Mg (NO 3)2・6H 2O 代替Co (NO 3)2・6H 2O 得到制取MgFe 2O 4的氢氧化物前驱体(Mg (O H )2/Fe (O H )3)微粒,本文用p 2MgFe 2O 4微粒表示.将制得的微粒分散于一定浓度的HNO 3水溶液中,以配制一定体积分数的磁性液体.本实验首先制备了体积分数φ为2%的磁性液体,并以此为母液进行稀释,制得φ=018%的磁性液体.取相同体积的Co Fe 2O 4磁性液体与p 2MgFe 2O 4磁性液体混合得到二元磁性液体.根据磁性液体体积分数的定义,二元Co Fe 2O 42p 2MgFe 2O 4磁性液体的体积分数φ为φ=微粒体积磁性液体体积=φCo V Co +φp -Mg V Mg V Co +V Mg (1)其中:φCo ,φp 2Mg 分别为母液Co Fe 2O 4和p 2MgFe 2O 磁性液体的体积分数;V Co ,V p 2Mg 分别为母液Co Fe 2O 4和p 2MgFe 2O 磁性液体的体积.本实验中取同体积的Co Fe 2O 4磁性液体同p 2MgFe 2O 4磁性液体混合,因此V Co =V p 2Mg ,所以φ=φCo +φMg2在本实验中,取φCo =φp 2Mg =018%,因此二元Co Fe 2O 42p 2MgFe 2O 4磁性液体的体积分数φ也为018%.通过透射电子显微镜(TEM )进行微粒形态观察和粒径分析.通过X 射线衍射谱(XRD )分析微粒的结构.通过X 射线能谱(EDX )分析p 2MgFe 2O 4微粒.用密度瓶法测量了磁性液体的密度.通过H H 215振动样品磁强计(VSM )测量了微粒和磁性液体的磁化强度.2 实验结果211 粒径分析图1为所制备的Co Fe 2O 4微粒以及p 2MgFe 2O 4微粒的TEM 照片.从图1可以看出共沉淀法制备的磁性纳米微粒大小均匀.图1 磁性纳米微粒的透射电子显微镜图共沉淀法制备的颗粒粒径分布通常满足对数正态分布[528]:d φdln x =12πln σgexp -(ln x -ln x g )22ln 2σg 98第7期 张廷珍,等:二元Co Fe 2O 42p 2MgFe 2O 4磁性液体的制备及磁化特性研究其中:d φ为测量间隔内的离子百分频率,x g 为粒径的几何平均值,σg 为几何标准偏差.对Co Fe 2O 4微粒以及p 2MgFe 2O 4微粒的TEM 照片进行统计分析得出微粒的粒径分布函数.Co Fe 2O 4(a )p 2MgFe 2O 4纳米微粒;(b )Co Fe 2O 4纳米微粒.图2 微粒的粒径分布曲线微粒和p 2MgFe 2O 4微粒粒径分布函数分别为(2)、(3)式f (x )=1114xexp [-4106(ln x -21546)2](2)f (x )=1103x exp [-3135(ln x -11718)2](3)其中:Co Fe 2O 4微粒中值粒径x g 为12176nm ,p 2Mg 2Fe 2O 4微粒中值粒径x g 为5158nm.其分布曲线如图2所示.212 XR D 分析与E DX 分析用X 射线衍射仪对用共沉淀法制得的Co Fe 2O 4纳米微粒以及p 2MgFe 2O 4纳米微粒进行分析,获得XRD 衍射图谱(图3).p 2MgFe 2O 4微粒的EDX 光谱曲线如图4,其测量结果见表1.从图3中可见Co Fe 2O 4微粒衍射峰比较清楚,p 2MgFe 2O 4微粒衍射峰不清楚.由衍射峰的宽窄可知p 2MgFe 2O 4微粒粒径比Co Fe 2O 4微粒粒径小.表1 p 2MgFe 2O 4微粒的E DX 分析结果元素K 比ZA F 修正值质量百分比/%原子百分比/%Mg0102689015360414566819518Fe 019731101978295154349110482(a )Co Fe 2O 4微粒;(b )p 2MgFe 2O 4微粒.图3 XR D衍射谱图4 p 2MgFe 2O 4微粒E DX 光谱213 密度的确定由XRD 分析知,Co Fe 2O 4微粒与Co Fe 2O 4晶体结构一致,因此其密度可取为其块体密度5129g/cm 3.由EDX 分析知,p 2MgFe 2O 4微粒中的Fe ,Mg 原子比为91∶91因此可视Fe (O H )3与Mg (O H )2的摩尔比为91∶9.于是p 2MgFe 2O 4微粒的密度ρp 为ρp =(91ρFe +9ρMg )/100(4)式中:ρFe 是Fe (O H )3的密度,为410g/cm 3;ρMg 是Mg (O H )2的密度,为215g/cm 3.因此通过公式(4)可计算出p 2MgFe 2O 4微粒的密度为3187g/cm 3.09西南大学学报(自然科学版) 投稿网址http ://xbgjxt 1swu 1cn 第31卷用密度瓶法测量的磁性液体的密度结果见表2.表2 3种磁性液体密度测量值磁性液体Co Fe 2O 4p 2MgFe 2O 4Co Fe 2O 42p 2MgFe 2O 4密度/(g ・cm -3)110281102011026214 磁化强度测量在实验中,质量较体积容易精确测量,因此实验中一般先直接测量比磁化强度σ(单位质量的磁矩)再计算M (单位体积的磁矩).即M =σρ(5)式中ρ是物质的密度.Co Fe 2O 4,p 2MgFe 2O 4两种纳米微粒体系的磁化曲线测量结果见图5.从图5可看出p 2MgFe 2O 4微粒的磁化强度较小,是弱磁性微粒.Co Fe 2O 4微粒磁化强度较大,为强磁性微粒.根据图5中磁化曲线(a ),利用趋近饱和定律[9]可求出Co Fe 2O 4的饱和磁化强度1在高场下,Co Fe 2O 4纳米微粒的磁化强度和外场的关系符合下面的趋近饱和定律.M (H )=M s (1-a/H )(6)其中:α是与温度有关的常数,M s 是饱和磁化强度.因此可做出高场下M (H )～1/H 的关系,外推到1/H =0直线的截矩便得M s 值.因此可得Co Fe 2O 4纳米微粒的饱和磁化强度M p 1s 为275kA/m.p 2MgFe 2O 4纳米微粒呈顺磁性,1T 时,磁化强度为11148kA/m.比较两微粒,可看出Co Fe 2O 4微粒的磁化强度远远大于p 2MgFe 2O 4微粒的磁化强度.对Co Fe 2O 4,p 2MgFe 2O 4,二元Co Fe 2O 42p 2MgFe 2O 43种磁性液体的磁化曲线测量结果见图6.(a )Co Fe 2O 4纳米微粒;(b )p 2MgFe 2O 4纳米微粒.图5 微粒的磁化曲线(a )Co Fe 2O 4磁性液体;(b )Co Fe 2O 42p 2MgFe 2O 4磁性液体;(c )p 2MgFe 2O 4磁性液体.图6 磁性液体磁化曲线3 分析与讨论311 p 2MgFe 2O 4磁性液体的磁化特性由图6中(c )曲线可以看出,p 2MgFe 2O 4磁性液体呈顺磁性,所以其磁化性质可以写为M =χH (7)式中χ为磁化率.从实验结果可得到p 2MgFe 2O 4磁性液体的磁化率为0105kA/(m ・T -1).312 CoFe 2O 4磁性液体的磁化特性由图6中(a )曲线可以计算出Co Fe 2O 4磁性液体的饱和磁化强度M f 为1187kA/m ,而φCo M p 1s =01008×275kA/m =212kA/m ,故M f <φCo M p 1s .由此可推知磁性液体中可能有一些环状团聚体存在[10211].这些团聚体的磁通是闭合的,以至于对磁性液体的磁性不产生贡献.如果微粒间不考虑相互作用,磁性液体的磁化过程可以用Langevin 磁化公式描述.19第7期 张廷珍,等:二元Co Fe 2O 42p 2MgFe 2O 4磁性液体的制备及磁化特性研究M =M f L (α)(8)式中:M f 为磁性液体的饱和磁化强度;L (α)=cot h (α)-1/α为Langevin 函数;α=μ0m H/k T ;μ0为真空磁导率;m 为微粒的磁矩;H 为外场强度(=B/μ0);k 为Boltzmann 常数;T 是绝对温度.考虑到磁性液体中微粒的场致团聚效应对磁化强度的影响,提出了“类气压缩”模型[12].在这个模型中磁化强度表示为M =M f cot h (α)-1+ln φHφα(9)式中:φH =(01638-φ)tan h (γ(φα)2)+φ为团聚体微粒体积分数,γ为压缩参数.对Co Fe 2O 4磁性液体的磁化过程进行Langevin 模拟以及“类气压缩”模拟,模拟曲线如图7所示.图7 CoF e 2O 4磁性液体实测数据与理论曲线从图7所示的结果可以看出Langevin 理论曲线与实验曲线偏离较大,而类气压缩模型取γ=30时曲线与实验曲线吻合的很好.313 二元CoFe 2O 42p 2MgFe 2O 4磁性液体的磁化特性Co Fe 2O 4纳米微粒的饱和磁化强度M p 1s 为275kA/m.p 2MgFe 2O 4磁性液体在1T 时,其磁化强度M 1T 为11148kA/m.根据粒径分布公式(2),Co Fe 2O 4微粒的平均磁矩〈m 〉Co 为〈m 〉Co =π6M p 1s ∫∞0x 3f (x )d x =5122×10-19(A ・m 2)根据粒径分布公式(3),且p 2MgFe 2O 4微粒呈顺磁性,因此在测量最高磁场1T 下的最大磁矩〈m 〉p -Mg 为〈m 〉p -Mg =π6M 1T ∫∞0x 3f (x )d x =2104×10-21(A ・m 2)纳米磁性微粒的磁相互作用可视为磁偶极子相互作用,i ,j 两微粒的磁偶极子相互作用能的表达式为:E =(μ0m i m j /4πr 3ij )[co s (θi -θj )-3cos θi cos θj ](10)式中:m 为微粒的磁矩,r ij 为微粒中心间的距离,θi ,θj 为磁矩与微粒中心连线的夹角.当θi =θj =0时,用(10)式计算出2个首尾相连(r ij =d =12176nm )Co Fe 2O 4偶极子微粒相互作用能为2162×10-20J.当p 2MgFe 2O 4偶极子中磁矩为最大平均磁矩时,2个p 2MgFe 2O 4偶极子微粒(r ij =d =5158nm )相互作用能为4178×10-24J.1个Co Fe 2O 4微粒和1个具有最大平均磁矩的p 2MgFe 2O 4微粒首尾相连(r ij =(Co Fe 2O 4微粒粒径+p 2MgFe 2O 4微粒粒径)/2),其相互作用能为2176×10-22J.在常温下热能为k B T =4114×10-21J.从微粒的磁矩可知,Co Fe 2O 4微粒的平均磁矩远大于p 2MgFe 2O 4微粒的最大磁矩.从磁偶极子相互作用能可知,Co Fe 2O 4颗粒的磁矩相互作用能远大于热能,而p 2MgFe 2O 4微粒在1T 时的感生磁矩相互作用小于热能.因此,在磁化过程中,Co Fe 2O 4磁性液体中易形成微粒团聚体.p 2MgFe 2O 4磁性液体中的微粒不会形成团聚体.Co Fe 2O 4微粒与p 2MgFe 2O 4微粒的平均相互作用能小于热能,因此Co Fe 2O 4体系与p 2MgFe 2O 4体系无相互作用,于是二元Co Fe 2O 42p 2MgFe 2O 4磁性液体的磁化强度可以用两个单元的磁性液体的磁化强度叠加表示.图8为Co Fe 2O 4磁性液体与p 2MgFe 2O 4磁性液体叠加的磁化曲线,以及二元Co Fe 2O 42p 2MgFe 2O 4磁性液体的磁化曲线.实测数据叠加M =12M Co (实测值)+12M Mg (实测值)(11) 理论曲线叠加M =12(M Co +M Mg )=12M f cot h (α)-1+ln φH φα+12χH (12)29西南大学学报(自然科学版) 投稿网址http ://xbgjxt 1swu 1cn 第31卷式中:M f为Co Fe2O4磁性液体的饱和磁化强度,χ为p2MgFe2O4磁性液体的磁化率.从图8可以看出,在低场下(B<0115T),二元磁性液体的实验数据点与叠加数据和类气压缩模拟的单元磁性液体的曲线吻合较好,但在高场下(B>0115T)的实验数据点高于单元叠加.这表明二元磁性液体的磁化效应不能简单的等于两种磁性液体磁化效应的叠加.在其它参数不变时改变M f的取值,用类气压缩模型模拟使模拟曲线与实验数据点相吻合(图9),得出M f取值应该为2112kA/m.这比由图6中的Co Fe2O4磁性液体的磁化强度曲线下得出的饱和磁化强度M f(1187kA/m)要大.Co Fe2O4磁性液体磁性的增加可能是由于磁性液体在磁化的过程中闭合环破裂造成的.图8 混合磁性液体实测的磁化曲线和理论曲线的比较图9 混合磁性液体实测数据和修正理论曲线的比较4 结 论本实验中二元Co Fe2O42p2MgFe2O4混合磁性液体是典型的磁双分散体系.在这样的体系中磁性主要来源于强磁性微粒.只有Co Fe2O4强磁性微粒在磁性液体中可以形成场致团聚体,这些场致团聚体使磁性液体的磁化过程偏离了Langevin理论,可用类气压缩模型来描述.在磁性液体的合成中,Co Fe2O4微粒可能部分形成磁矩闭合连接的环状团聚体,以致其饱和磁化强度的实测值小于计算值[10,13].二元Co Fe2O42p2 MgFe2O4混合磁性液体可以通过单一的Co Fe2O4磁性液体和p2MgFe2O4磁性液体混合得到.实验结果表明,二元Co Fe2O42p2MgFe2O4混合磁性液体的磁化强度大于两种单一磁性液体磁化强度的叠加.参考文献:[1]Huang J P,Wang Z W,Holm C.Structure and Magnetic Properties of Mono and Bi2Dispersed Ferrofluids as Revealedby Simulations[J].J Magn Magn Mater,2005,289:2342237.[2] Rany G M,Klapp S H L.Density Functional Study of the Phase Behavior of Asymmetric Binary Dipolar Mixtures[J].Phys Rev E,2004,69:0412012012041201212.[3] Rany G M,Klapp S H L.Phase Behavior of Bi2Disperse Ferrocolloids[J].Phys Rev E,2004,70:0614072012061407209.[4] Massart R.Preparation of Aqueous Magnetic Liquids in Alkaline and Acidic Media[J].IEEE Trans Mag,1981,17:124721248.[5] Popplewell J,Sakhnini L.The 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Magnetic Affected of Highly Diluted Frozen Magnetic Fluids[J].J MagnMagn Mater,2006,307:77284.Preparation and Magnetization B ehaviors ofCoFe2O42p2MgFe2O4Binary FerrofluidsZHAN G Ting2zhen, L I Jian, WEN Bang2cai,HAN Shao2na, GAO Rong2liSchool of Physics and Technology,Southwest University,Chongqing400715,ChinaAbstract:St rong magnetic Co Fe2O4nanoparticles and weak magnetic p2MgFe2O4(mixt ure of hydroxide Mg(O H)2and Fe(O H)3)nanoparticles are produced by t he chemical co2p recipitation technology.Binary ferrofluids of Co Fe2O42p2MgFe2O4are obtained by mixing Co Fe2O4ferrofluids and p2MgFe2O4paramagnet2 ic fluids in a ratio of1∶1(v/v).The experimental result s indicate t hat t he magnetization of t he binary fer2 rofluid is not simple summation of t he two single magnetic fluids.Wit hout external magnetic field,some particles can self2assemble into aggregates of closed ring2like st ruct ures,which make no cont ribution to t he magnetizatio n for t he Co Fe2O4ferofluid.In t he magnetization process of t he binary ferrofluid,t he closed ring2like st ruct ure can partially break.Based on t he interaction between two dipoles,it can be judged t hat t here is no magnetic interaction between t he Co Fe2O4magnetic system and t he p2MgFe2O4magnetic sys2 tem.Therefore,t he magnetization behavior of t he binary ferrofluids can be analyzed based on t he single magnetic fluids.K ey w ords:ferrofluid;Langevin t heory;gas2like comp ression;magnetization;aggregate责任编辑 潘春燕 。