一种神奇的材料——纳米磁性液体的制备
一种磁性液体的制备方法[发明专利]
![一种磁性液体的制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/c1ef13a6fe4733687f21aadf.png)
专利名称：一种磁性液体的制备方法
专利类型：发明专利
发明人：段开,赖国聪,刘群,靳汇奇,刘彦辉,官荣青,谢宇申请号：CN201610336716.8
申请日：20160520
公开号：CN105869821A
公开日：
20160817
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提出了一种磁性液体的制备方法，方法为配制Fe3+和Fe2+的混合液；生成纳米级Fe3O4颗粒；油酸包覆Fe3O4纳米颗粒；清洗被油酸包覆的Fe3O4纳米颗粒；合成磁性液体。
本发明的优点是：磁性液体阻尼减振器在实验中所有频率上对悬臂梁的振动都具有减振作用，而且同一减振器在小于1 Hz的振动频率范围内减振效果最好;当使用饱和磁化强度为27．01kA/m的磁性液体时达到了最好的减振效果;该减振器对弹性悬臂梁的减振作用分别随着其中永磁体半径和永磁体孔半径的增大而增大，而且永磁体与外壳间有一最佳间隙，使其在其它参数相同时对悬臂梁的减振作用达到最大。
申请人：南昌航空大学
地址：330063 江西省南昌市丰和南大道696号
国籍：CN
代理机构：南昌洪达专利事务所
代理人：刘凌峰
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磁性纳米材料的制备
磁流体的制备
磁性流体,简称磁流体,指的是吸附有表面活性剂的磁性微粒在 基液中高度弥散分布而形成的稳定胶体体系.它由3部分组成: 磁性粒子、基液(也叫载液)和表面活性剂(稳定剂).其中铁磁性 颗粒一般选取Fe304、铁、钴、镍等磁性好的超细颗粒.正是由 , . 于铁磁性颗粒分散在载液中,因而磁流体呈现磁性.最常用的稳 定剂有油酸、丁二酸、氟醚酸,能够防止磁性颗粒相互聚集,即 使在重力、电、磁等力作用下磁流体亦能长期稳定存在,不产 生沉淀.载液种类很多,可以是水、煤油和汞等. 磁流体的制备方法有物理法和化学法.物理法又可分为研磨法、 热分解法、超声波法、机械合成法、等离子CVD法等;化学法 又可分为气相沉积法、水热合成法、溶胶凝胶法、溶剂蒸发法、 热分解法、微乳液法及化学沉降法等.各种方法各具优缺点,根 据不同的需求选择不同的制备方法.
磁性微粒的制备
磁性微粒的制备方法主要有包埋法和单体聚合 法,另外还有沉淀法、化学转化法等.
磁性微粒的制备方法
• 包埋法 • 单体聚合法
包埋法
包埋法是将磁流体分散在高分子溶液中,通过雾化、絮 凝、沉积、蒸发、乳化等复合技术,制得磁性微粒.该法制 备的磁性微粒、磁流体与高分子间通过范德华力、氢键和 螯合作用以及功能基间的共价键结合,得到的微粒粒径分 布宽、粒径不易控制、壳层中难免混有杂质.徐慧显用葡 聚糖包埋磁流体制备了葡聚糖磷性微球,张密林等用羟基 纤维素对磁性微球进行改进,邱广亮等采用乳化复合技术 制备出粒径为20~300 nm的具有磁核的琼脂糖复合微球.
磁流体的制备方法
物理法
研磨法 热分解法 超声波法
化学法
研磨法
研磨法一般是在表面活性剂存在下,研磨几周制得.此法 耗能高,制备的微粒粒径分布不均一.姜继森等利用高能研 磨法制备了锌铁氧体纳米晶.其原理是将粉碎的磁性微粒 Fe3O4和表面活性剂添加到载液中,在球磨机中经过长时间 (1 000 h左右)球磨,其中部分微粒稳定地分散在载液中,再 在高速离心机中处理几十分钟,除去直径大于2.5×10-8m的 粒子.该法工艺简单,但材料利用率低,球磨罐及球的磨损严 重,杂质较多,成本昂贵,还不能得到高浓度的磁流体,因而实 用差.
纳米磁液实验报告
纳米磁液实验报告引言纳米技术是近年来的热门研究领域之一，其在材料学、医学、能源等领域都有广泛应用。
纳米磁液是一种由磁性颗粒组成的液体，具有优异的磁性能和可控的物理化学性质。
本实验旨在通过调控纳米磁液的粒径和浓度，研究其磁性能与物理化学性质之间的关系。
实验目的1. 制备纳米磁液并测定其粒径和浓度；2. 研究纳米磁液的磁性能与粒径、浓度的关系。
实验仪器和材料1. 磁性测量仪；2. 恒温恒湿槽；3. 恒温磁力搅拌仪；4. 高速离心机；5. 纳米磁性颗粒；6. 氯仿；7. 纯水。
实验步骤1. 制备纳米磁液1. 准备所需纳米磁性颗粒和氯仿溶液；2. 在恒温恒湿槽中将氯仿预热至60；3. 将一定量的纳米磁性颗粒加入预热的氯仿中，并使用恒温磁力搅拌仪将其搅拌均匀；4. 将搅拌后的液体冷却至室温，这样纳米磁液即制备完成。
2. 测定纳米磁液粒径1. 用高速离心机将制备好的纳米磁液进行离心，分离出上清液；2. 将上清液放入粒径测定仪中进行测定，并记录其粒径数据。
3. 测定纳米磁液浓度1. 取一定体积的纳米磁液，将其置于恒温恒湿槽中，使其温度稳定；2. 使用磁性测量仪来测定纳米磁液的磁性，得到其磁矩；3. 根据磁性测量仪的入射流量和出射流量的变化，计算出纳米磁液的浓度。
4. 研究纳米磁液磁性与粒径、浓度的关系1. 将制备好的纳米磁液分别放入不同直径的试管中；2. 使用磁性测量仪来测量纳米磁液的磁性，并记录其磁矩和磁场强度；3. 根据数据分析纳米磁液的磁性与粒径、浓度之间的关系。
实验结果与分析经过以上步骤的实验操作，我们获得了纳米磁液的粒径和浓度数据，并得到了纳米磁液的磁性数据。
通过对数据的分析，我们可以发现纳米磁液的粒径越小，其磁矩也越小；纳米磁液的浓度越高，其颗粒之间的磁耦合也越强，磁矩也随之增加。
这说明纳米磁液的物理化学性质在一定程度上受到粒径和浓度的影响。
结论通过本实验，我们成功制备了纳米磁液，并获得了其粒径和浓度数据。
磁性纳米液实验报告
1. 学习磁性纳米液的制备方法；2. 掌握磁性纳米液的表征技术；3. 研究磁性纳米液的物理、化学性能及其在不同介质中的分散性。
二、实验原理磁性纳米液是由磁性纳米颗粒和介质组成的胶体溶液。
磁性纳米颗粒具有磁性，在外加磁场作用下，可以实现定向移动。
磁性纳米液在生物医学、磁流体、催化作用等领域具有广泛的应用。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：- 纳米四氧化三铁（Fe3O4）粉末- 水基介质- 有机基介质- 改性剂- 分散剂2. 实验仪器：- 电子天平- 高速分散器- 磁力搅拌器- 磁场强度计- 扫描电子显微镜（SEM）- 透射电子显微镜（TEM）- X射线衍射仪（XRD）- 超导量子磁力干涉仪（SQUID）1. 磁性纳米液的制备：（1）将一定量的Fe3O4纳米粉末加入水基介质中；（2）加入适量的改性剂和分散剂；（3）使用高速分散器对溶液进行分散，直至达到均匀分散；（4）在磁力搅拌下，将溶液置于磁场中，使其磁化。
2. 磁性纳米液的表征：（1）使用SEM和TEM观察磁性纳米颗粒的形貌和尺寸；（2）使用XRD分析磁性纳米颗粒的晶体结构；（3）使用SQUID测试磁性纳米颗粒的磁性能；（4）测试不同磁场强度下磁性纳米液的分散性。
五、实验结果与分析1. 磁性纳米颗粒的形貌和尺寸：通过SEM和TEM观察，发现制备的磁性纳米颗粒呈球形，平均粒径约为20nm。
2. 磁性纳米颗粒的晶体结构：XRD分析结果表明，制备的磁性纳米颗粒为单相Fe3O4，晶体结构为立方晶系。
3. 磁性纳米颗粒的磁性能：SQUID测试结果表明，制备的磁性纳米颗粒具有超顺磁性，磁化强度约为860emu/g。
4. 磁性纳米液的分散性：在不同磁场强度下，磁性纳米液的分散性较好，表明制备的磁性纳米液具有良好的稳定性。
六、实验结论1. 通过化学共沉淀法成功制备了平均粒径约为20nm的Fe3O4磁性纳米颗粒；2. 制备的磁性纳米颗粒具有超顺磁性，磁化强度约为860emu/g；3. 制备的磁性纳米液具有良好的分散性和稳定性，为磁性纳米液在各个领域的应用提供了基础。
纳米磁性液体简介
纳米磁性液体简介人们发现鸽子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趋磁细菌等生物体中存在超微的磁性颗粒，使这类生物在地磁场导航下辨别方向，具有回归的本领。
小尺寸超微颗粒的磁性与大块材料显著不同，大块的纯铁矫顽力约为80 A/m，而当颗粒尺寸减小到2×10-2μm以下时，其矫顽力可增加1000倍，若进一步减小其尺寸，大约小于6×10-3μm时，其矫顽力反而降低到零，呈现出超顺磁性。
利用磁性超微颗粒具有高矫顽力的特性，已制成高贮存密度的磁记录磁粉，大量应用于磁带、磁盘、磁卡以及磁性钥匙等。
利用超顺磁性，人们已将磁性超微颗粒制成用途广泛的磁性液体。
1什么是磁性液体磁性液体又称磁流体或铁磁流体，具有液态载体的流动性、润滑性以及密封性。
它是由纳米级（10 nm以下）的强磁性微粒高度弥散于某种液体中所形成的稳定的胶体体系。
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、磁相互凝聚作用，不产生沉淀和凝聚。
磁性液体是由强磁性微粒、基液以及表面活性剂3部分组成。
通常强磁性微粒选用的是Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>，除此之外还可以是铁或氮化铁。
其中氮化铁磁性液体的制备及应用研究是国家863高技术项目。
本文主要介绍Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>磁性液体。
2磁性液体的特性磁性液体同时具有磁性和流动性，因此具有许多独特的力学、磁学、光学和声学特性。
2.1力学特性磁性液体能克服重力、压力、离心力等作用，当把磁性物体放置于磁性液体中时，磁性物体能稳定地依附于适当的位置。
当把磁性液体的某一部分加热或冷却时，能产生磁热循环，不需要机械驱动就能引起液体的运动；在磁性液体附近施加旋转磁场，就能在液体中产生涡流，出现在其他流体中看不到的特殊现象。
纳米磁性液体的制备技术及应用新进展
纳米磁性液体的制备技术及应用新进展河南科技大学 西安建筑科技大学 赵海丽 河南科技大学 姚开胜 芦雷鸣 西安建筑科技大学 窦卫红[摘 要]纳米磁性液体材料,具有与普通磁性材料及液体材料所不同的特性,在许多领域中有其特殊的用途。
本文简要地介绍了纳米磁性液体的制备技术及应用领域中的新进展。
[关键词]磁性液体 制备技术 应用 0、引言我们知道,自然界中的磁性物质都是以固态形式存在的。
当固态物质加热到熔点后,就变成液态磁性物质,其磁性几乎消失了。
这是由于一般的磁性物质其熔点一般都大于其居里温度点。
由于液态物质具有流动性等特点,在某些场合会带来很大的方便。
为了得到液态物质,人们想出了人工制作的方法,就是将铁磁性物质利用某种方法使其变成直径为纳米级的颗粒,再将此颗粒分散在某种液态载体中,形成稳定的胶体体系,即制作出了液态的磁性物质,这种物质通常也称作磁性液体(或磁流体),磁性液体是一种性能独特应用广泛的新型纳米功能材料。
磁性液体新材料研究是当今新材料研究中最富有活力,对未来经济社会发展最具有影响的部分,也是纳米科技中最为活跃、最接近应用的部分。
现在磁性液体无论在基础研究还是实际应用方面都取得了令人瞩目的进展。
磁性液体已形成较大的产业,在美、英、日、德、俄等发达国家都有专业的磁性液体公司,全球每年生产磁性液体器件达数千万件。
纳米磁性液体在我国发展比较晚,我国虽已研制成功,但应用的领域尚未开拓,因此目前尚未形成规模生产,尤其在新的应用领域。
本文系统地介绍了磁性液体的制备技术及应用领域的最新进展。
1、纳米磁性液体的制备技术1.1热分解法该法是将液态金属羰基化合物,如Fe(CO)5、Co(CO)3、N i(CO)4蒸发,然后导入具有一定温度并含有表面活性剂的载液中,羰基化合物便分解生成磁性超微金属粒子,吸附表面活性剂后分散到载液中,形成磁性液体。
但该方法会产生污染环境的CO气体,不适宜规模生产。
1.2化学共沉淀法化学共沉淀法是目前使用最多,应用最广泛的方法之一。
新型纳米磁性液体的制备与应用研究
新型纳米磁性液体的制备与应用研究随着科技的不断进步，纳米技术已经成为了当今发展中的热点，在不同领域中都有广泛的应用。
而其中，新型纳米磁性液体的制备与应用，则是备受关注的一个方向。
一、新型纳米磁性液体制备技术1.化学合成法化学合成法是目前最主要的新型纳米磁性液体制备技术。
其主要原理为通过化学反应合成形成具有特定尺寸和形状的纳米粒子，然后通过表面修饰、溶剂调控等手段，将其转化为磁性液体。
2.复合纳米技术与化学合成法不同，复合纳米技术则是将不同材料的纳米颗粒进行组合，制备出具有多种功能的复合纳米磁性液体。
该技术的主要优势为可以实现多种功能的组合，使得纳米磁性液体具有更广阔的应用前景。
二、新型纳米磁性液体的应用1.高分子材料增强由于纳米磁性液体具有较好的磁性特性，将其添加到高分子材料中可以提高材料的性能。
例如，在聚丙烯中添加纳米磁性液体可以增强材料的抗老化性能。
2.医学成像新型纳米磁性液体在医学成像中具有重要应用。
通过将其注入人体内，利用磁共振成像技术可以用来检测肿瘤等疾病的存在，并且对比度较高，精度更高。
3.电磁隐身技术由于纳米磁性液体具有良好的磁性响应，可以用来实现电磁隐身技术。
例如，将纳米磁性液体添加到飞机表面上，可以有效降低飞机的雷达波反弹率，从而达到电磁隐身的效果。
4.环境治理由于纳米磁性液体具有良好的可控性和可分散性，可以用来分离固液混合物中的污染物，对于环境治理具有重要的应用价值。
例如，利用纳米磁性液体可以高效地去除水中的重金属离子等有害物质。
综上所述，新型纳米磁性液体在材料科学、医学、军事、环境治理等领域中都有着十分广泛的应用前景。
未来，我们可以通过不断完善制备技术和拓展应用领域，使其为社会和人类发展做出更大的贡献。
纳米Fe3O4磁流体的制备
化学化工学院材料化学专业实验报告一、预习部分1、纳米磁流体的性质和应用纳米磁性液体是纳米铁磁性微粒在外表活性剂的包覆下，稳定地分散在液体中而形成的一种胶体体系。
同时既具有固体磁性材料的磁性，又有液体的流动性。
它是由lOnm以下的纳米级的强磁性微粒高度弥散于某种液体中所形成的稳定的胶体体系。
磁性液体中的磁性微粒非常小，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。
纳米磁性流体由基载液、磁性微粒和外表活性剂构成。
1.1 纳米磁流体的性质纳米粒子粒径小，比外表积大、外表能大，但粒子不稳定极易团聚而不能发挥纳米材料的特性。
对于磁性纳米粒子来说，目前最长使用的方法使制得纳米磁流体。
磁流体是近40年来发展起来的一种液态磁性材料，是指磁性超微粒子经外表活性剂包裹，高度分散在载液〔极性溶液或非极性溶液〕中形成的胶体溶液。
组成磁流体的磁性料子主要是Fe3o4,Fe3N,Fe,Co,Ni等金属微粒及其合金，载液包括水、甲苯、合成酯、卤化烃等。
纳米磁流体是纳米磁性粒子包覆外表活性剂后均匀分散于各种基液中形成的一种独特的液态纳米材料。
纳米粒子因为粒子间具有很强的排斥力而稳定崔在于液体中形成纳米磁流体。
它具有磁性和流动性，是一种新型的功能材料，是有磁性颗粒，稳定剂〔外表活性剂〕和载液3部分组成，具有其他常规和高技术材料都不具备的优异性能。
纳米磁性流体的分类迄今为止，对磁性液体还没有系统的分类方法，从行业角度有以下四种分类方法。
(1)按照磁性颗粒的种类进行划分。
一般可以分为以下几类，即铁氧体磁性液体、金属磁性液体、合金磁性液体、氮化铁磁性液体以及掺杂磁性液体等。
(2)按照载液的种类进行划分。
常见的有水基、烃基、有机化合物基、煤油基、酯基和水银基磁性液体等。
也可按分散剂种类划分，如油酸磁流体、丁二酸磁流体和氟醚酸磁流体等，但此分类方法很少见。
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。
一种神奇的材料——纳米磁性液体的制备
编号：大学生科技项目项目名称：一种神奇的材料——纳米磁性液体的制备作者姓名：魏冉冉王太鑫杜成林专业：材料科学与工程指导教师姓名：张金升专业技术职务：教授所在院系：土木工程系2008年11月30日目录1. 前言 1 1.1 项目简介 1 1.2 课题由来 1 1.3 产品性能 2 1.4 产品应用 21.5 课题意义 22. 实验用原材料 23. 实验用重要仪器设备 34. 实验原理，产品功能机理 4 4.1 实验原理 44.2 产品功能机理 45. 实验过程 5 5.1 实验具体步骤 55.2 实验流程图 66. 产品性能测试8 6.1 稳定性86.2 磁性87. 实验具体制作成果88. 分析与讨论9 8.1 过程分析98.2 结果讨论109. 产品开发应用前景及经济效益10 9.1 产品开发应用前景109.2 经济效益分析1010. 结语11 主要参考文献11 致谢12一种神奇的材料——纳米磁性液体的制备实 验 研 究 报 告——Red Star 科技制作小组1.前言纳米是一种长度的单位，它只有1m 的一亿分之一。
当物质的尺寸达到纳米级时，它的一些性质就会发生变化。
例如，当人们将宏观物体细分成超微颗粒（纳米级）后，它将显示出许多奇异的特性，即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将会有显著的不同。
因此纳米微粒在磁性材料、电子材料、光学材料、高致密度材料的烧结、催化、传感、陶瓷增韧等方面有广阔的应用前景。
纳米材料具有一些传统材料所不具备的优点，纳米磁性液体就是其中的一员。
纳米磁性液体既具有传统磁性材料的强磁性，又具有液体材料的流动性。
因而得到了人们越来越广泛的重视。
1.1 项目简介纳米磁性液体属于前沿的科学技术。
要步入它的领域，必须了解一些基本的学术概念。
1.1.1. 磁体具有磁性的一类物质统称磁体。
在工农业生产和日常生活中具有广泛的应用。
1.1.2. 磁性液体磁性材料是古老的功能材料。
纳米磁流体制备工艺
1、取200mL去离子水，加几滴盐酸搅匀，使PH≈4.5，以增强Fe2+抗氧化能力，
得到A溶液。
2、将2.5g的FeCl2·4H2O和3.7gFeCl3·6H2O分别加入到A溶液中搅拌溶解，当
其充分溶解后过滤，去除残渣，防止对后面的反应形成干扰。
得到B溶液。
3、将5gNaOH溶入到50mL去离子水中形成C溶液。
4、将溶液B水浴加热到45℃并且恒温，边搅拌边加入溶液C，首先是形成棕红
色的沉淀，这时发生的反应为：
FeCl2+ 2FeCl3+8NaOH= Fe(OH)2+2Fe(OH)3+8NaCl 随着NaOH加入量的增加，溶液瞬间会变黑：
Fe(OH)2+2Fe(OH)3=Fe3O4↓+4H2O
由此可见，Fe3O4颗粒的生成实质是分两步完成的，为了防止Fe(OH)2的氧化，应该快速加入NaOH溶液，适当过量，调节PH值达到11，强力搅拌30min 后过滤。
5、用300mL、70℃的去离子水将Fe3O4沉淀从滤纸上洗下来，充分搅拌10min，
再超声分散10min，以免Fe3O4团聚，随后冷却到50℃以下过滤。
反复清洗过滤至少3次后清洗掉溶液中多余的离子，使pH=7。
6、将4g油酸钠加入到200mL水中，搅拌至油酸钠全部溶解，适当加热以加快
溶解速度，过滤一次后留下滤液。
7、将之前制好的Fe3O4铁粉加入到油酸钠溶液中，超声分散的同时搅拌10min，
再机械搅拌6h以上，将其浓缩到体积160~170mL。
纳米磁性液体的制备及其在密封领域的应用
这种热运动足以抵消重力的沉降作用以及削弱粒子闯电、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。
磁性微粒和载液浑成一体，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１３Ｊ．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，如图２．１所示。
在微观状态下，表面活性剂如同一条锁链的两端，它一头牢牢抓住磁核，一头与载液相连，使磁核的运动和载液成为～个整体。
整个液体呈现稳定状态【钔。
图２．１磁流体微观结构图§２．２．１纳米磁性颗粒磁流体中的纳米磁性颗粒，例如纳米级金属氧化物（啪）及铁氧体［ＣｏＦｅｚ０４，（Ｍｎ－Ｚｎ）Ｆｅ２０４等１、金属（铁、钻、镍及其合金）或铁磁性氮化铁【，ｅ∥但ｑ＜８）】，这些磁性颗粒粒径非常小，以至于在液体中呈现出混乱的布朗运动，这种热运动足以能够抵消重力的沉降作用和削弱粒子阃的电磁凝聚作用，在重力和磁场力的作用下，始终稳定地分散在载液中，不凝聚也不沉淀ｐＩ。
§２．２．２表面活性剂和载液理想的表面活性剂（Ｓｕｒｆａｅｔａｎｔ），应该是那些永久地附着在粒子界面上的表面活性剂，它的特殊功能在于它既能适应于一定的载液性质，又能适应于一定粒子的界面要求，这样表面活性剂必须具有特殊的分子结构：一端有一个对磁性粒子界面产生高度亲和力的钉扎功能团（ａｎｃｈｏｒｇｒｏｕｐ）亦称作“头”（ｈｅａｄ）：另一端还需有一个极易分散于某种载液中适当长度的弹性“尾”（ｆｌｅｘｉｂＩｅｔａｉｌ），在许多表面活性剂分子中，其“头”（ｈｅａｄ）和“尾”（ｔａｉｌ）是通过醚键和铵键相连接起来的。
不同载液的磁流体要选用不同的表面活性剂，恰当的表面活性剂应该能防止磁性颗粒的氧化、削弱静磁吸引力、克服范德瓦尔斯力的颗粒聚集、改变磁性颗粒表面性质，使颗粒与载液浑成一体，在磁场力作用下整体移动嘲。
（２）反应装置实物图图３．２反应装置实物图１９图３．９６８＂机械油为载液的透射电镜照片图３．１０白油为载液的透射电镜照片（２）热解温度对磁性液体颗粒形成的影响温度参数的选择在热分解制取氮化铁磁性液体实验中很重要。
纳米磁性液体
路，光纤之间的连接除焊接外还可以用磁性液体制作的光纤 连接器，改变外加磁场大小就能调整光纤所受的压力，适于 不同外径光纤的连接，连接和断开都十分方便
下，通过磁场的作用便可将药物集聚于病灶部 位，少量的药物就能达到较高的疗效。这种用药方式在征服 癌症的斗争中颇受重视。因为多数治癌药物的副作用较大， 减小药物剂量就能减轻病人的痛苦和对其它器官的损害。
密封材料
利用磁性液体可以被磁控的特性，用环状永磁体在旋转 轴密封部件产生一环状的磁场分布，可将磁性液体约束在磁 场之中而形成磁性液体的“O”形环，且无磨损，做到长寿命 的动态密封。
此外，在计算机中为防止尘埃进入硬盘中损坏磁头与磁 盘，在转轴处也已普遍采用磁性液体的防尘密封。在精密仪 器的转动部分，如X射线衍射仪转靶部分的真空密封，大功 率激光器的转动部件，甚至机械人的活动部件亦采用磁性液 体密封法。单晶炉提拉部位、真空加热炉等有关部件的密封 等，磁性液体也是较理想的动态密封方式之一。
定义：又称为磁流体或铁磁流体
它是由超顺磁性的纳米颗粒包裹了
表面活性剂，然后弥漫在基液中而
构成的。
特点：
1.在磁场作用下可以被磁化、运动，同时又具有液 体的流动性。
2.在静磁场作用下，磁性颗粒将沿着外磁场方向形 成一定有序排列的团链簇，使得液体变为各向异性的 介质。
3.当光波、声波在其中传播时，会产生光的法拉第 旋转、双折射效应、二向色性以及超声波传播速度与 衰减的各向异性。其介电性质亦会呈现各向异性。
利用磁场或电场对磁性液体的吸附作用可使磁潜像 和静电潜像显像，所得文字或图像十分清晰。磁性液体 颜色浓黑，在纸上有很好的吸附性，从喷嘴中喷出的速 流受磁场控制，可喷印文字和各种图像，其信息可进行 光学或磁电读出。
利用微薄层混合反应模式制备纳米磁性液体的开题报告
利用微薄层混合反应模式制备纳米磁性液体的开题报告一、研究背景纳米磁性液体具有独特的性质，如超顺磁性、磁性液态等，被广泛应用于生物医学、催化、传感器等领域。
传统制备纳米磁性液体的方法包括化学共沉淀、胶体化学合成、水热法等。
然而这些方法往往存在磁性颗粒粒径分布范围宽、固体液体分离困难、表面修饰难度大等问题。
微薄层混合反应（MLMR）是一种新兴的方法，可以在容器中制备纳米磁性液体，并具有优秀的稳定性，但同时仍存在一些未解决的问题。
因此，本研究将采用MLMR方法来制备纳米磁性液体，并探究该方法的制备条件对样品性质的影响，为纳米磁性液体的制备提供更加有效的方法。
二、研究目的本研究旨在利用MLMR方法制备纳米磁性液体，并优化制备条件，探究不同条件下产物的结构、磁性和稳定性等性质，以期为纳米磁性液体的制备提供更加高效的方法和理论；同时，探究制备纳米磁性液体时对液体体系的控制，通过研究相互作用机理以及控制参数对制备成果进行优化。
三、研究内容（1）制备纳米磁性液体选择适当的生长试剂，调节其浓度、pH值、温度等参数，在微薄层混合反应容器中制备纳米磁性液体，评价所制备纳米磁性液体的磁性、形貌、稳定性等性质，并分析其与制备条件的关系。
（2）探究液体体系控制条件在制备纳米磁性液体的过程中，控制不同参数可以影响成品的磁性、大小和稳定性等性质，例如添加剂的类型和浓度、温度、pH等，通过研究相互作用机理及控制参数，可对实验数据进行逐步分析和优化。
（3）探究影响磁性液体性质的因素在微薄层混合反应容器中制备纳米磁性液体并在不同的条件下研究其性质的变化，通过通过TEM、XRD、VSM、FTIR等表征手段，探究制备纳米磁性液体的过程中的各种条件因素对成品的影响，并寻找最佳制备条件。
四、预期成果（1）在研究条件下制备出稳定的和高纯度的纳米磁性液体，探究不同参数对纳米磁性液体的影响，寻找最优制备参数。
（2）分析制备纳米磁性液体的相互作用机理，通过TEM、XRD、VSM、FTIR等表征手段，对成品的性质进行详细的分析。
纳米磁性液体的制备和性能
纳米磁性液体的制备和性能
马涛;吴静芝;杨丽珍;郝燕萍
【期刊名称】《机械工程材料》
【年(卷),期】2006(030)002
【摘要】用化学沉淀法制备的Fe3O4微粒经表面活性剂包覆后,悬浮于水载液中得到了磁性液体,研究了水基磁性液体的制备工艺和性能.用扫描电镜对磁性颗粒在水中的分散情况进行了观测,用XRD对磁性颗粒的物相进行了分析,用振动磁场测定仪测定了磁性液体的饱和磁感应强度.结果表明:通过选用理想的表面活性剂,制备出的水基磁性液体饱和磁感应强度达到15.51 Gs,矫顽力和剩磁均趋于零,磁性颗粒是标准的Fe3O4纳米颗粒,粒径为13.30 nm.
【总页数】3页(P58-60)
【作者】马涛;吴静芝;杨丽珍;郝燕萍
【作者单位】北京印刷学院基础部,北京,102600;北京印刷学院基础部,北
京,102600;北京印刷学院基础部,北京,102600;北京印刷学院基础部,北京,102600【正文语种】中文
【中图分类】TM271
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FeCl2·4H2O 分析纯，用于配制反应前的躯体溶液
FeCl3·6H2O 分析纯，用于配制反应前的躯体溶液
稀盐酸
分析纯，用于调整溶液 PH 值
蒸馏水
用与配制反应溶液、纳米磁性粒子洗涤等
90-号柴油 用作反应基液
AgNO3 溶液 分析纯，用于配置检测 Cl-的指示液
滤纸
用于清洗过滤等
第三代磁王
用于纳米磁液磁性的測定
1
1.3 产品性能
2
1.4 产品应用
2
1.5 课题意义
2
2. 实验用原材料
2
3. 实验用重要仪器设备
3
4. 实验原理，产品功能机理
4
4.1 实验原理
4
4.2 产品功能机理
4
5. 实验过程
5
5.1 实验具体步骤
5
5.2 实验流程图
6
6. 产品性能测试
8
6.1 稳定性
8
6.2 磁性
8
7. 实验具体制作成果
上层清液。重复以上操作多次至溶液中再无氯离子。 五.调节 pH 一边搅拌一边调整 pH 值，注意定容混合也将 pH 至调至 1-3.搅拌半小时。
6
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六.将颗粒尺寸打至纳米级，超声分散一小时以上。 5.1.2 柴油基-纳米磁性液体的制备 分别配置 0.4mol·L-1 的 FeCl350ml 和 FeCl230ml 的水溶液，将两种溶液混合搅拌，然后 在封闭的环境下边充分搅拌边滴加 25％的 NH3·H2O 溶液 7.5～8.0ml，与此同时当溶液出现棕 色沉浑浊时开始滴加 0.2～0.5ml 油酸表面活性剂，掌握油酸滴定速度在 NH3·H2O 滴至 6.0～ 6.5ml 时正好滴完，然后继续滴加 NH3·H2O 至滴定终了，继续充分搅拌 30 分钟，超声波分散 1 小时，静置，溶液中的粒子在过量的 NH3·H2O 作用下沉淀，倾出上层清液，并用去离子水 洗涤沉淀 3～5 次，最后在湿沉淀中注入 80ml 柴油，充分搅拌 30 分钟，超声波分散 1 小时。 混合液体静置沉降，上层液体即为包覆有油酸表面活性剂的柴油基纳米磁性液体。
图 1-1 课题团队
1.1 项目简介 纳米磁性液体属于前沿的科学技术。要步入它的领域，必须了解一些基本的学术概念。
1.1.1. 磁体 具有磁性的一类物质统称磁体。在工农业生产和日常生活中具有广泛的应用。
1.1.2. 磁性液体 磁性材料是古老的功能材料。常规的磁性材料大都是固体的，使用中有一定局限，本项
（注意要在一个密封的体系下搅拌，以防止 FeCl2 被氧化） 三.制备磁性颗粒 1.取 0.2mL 油酸（用针管） 2.取约 20mL 氨水 3.调好氨水的滴速（很慢），向 FeCl3 和 FeCl2 的混合液中滴加。 4.以 20 滴氨水加一滴油酸的配比，同时向混合液中滴加。 5.当 0.2mL 油酸滴完后，再继续加氨水，在混合液发黑发亮后，再多加 1mL 氨水。 6.然后充分搅拌半小时以上。 四.过滤 向混合液中加入蒸馏水，搅拌几分钟后，倒出上层清液再加蒸馏水搅拌几分钟后，倒出
规划及“863”计划中提出过针对纳米技术的发展计划。由于磁性液体具有磁性与流动性两者 合一的独特性质，一经提出，便引起了我们的浓厚兴趣。同时，纳米磁性液体的应用之广， 性能之强大亦吸引了我们的目光。经过与指导老师的交流和有关于纳米磁性液体的资料查询 和调研，我们认为纳米磁性液体是一种非常有前途的高性能材料，故将其纳入我们的课题计 划。
图 2-1 实验用原料
3. 实验用主要仪器设备
主要仪器设备见表 3-1，主要仪器设备实物图见图 3-1。
表 3-1 实验用主要仪器设备
实验设备
生产厂家
JB90-D 型 强 力 上 海 电 标 本 模 型
电动搅拌机
场制造
KQ-1000B 型 超 昆 山 市 超 声 仪 器
声波清洗器
有限公司
CJJ-843 大功率 江 苏 金 坛 市 城 国
图 4-1 密封原理图
药物负载在纳米磁性液体上，由于纳米磁性液体尺寸很小可以穿透细胞在体内畅通无阻，又
由于磁性液体具有磁性和流动性，可以在外界磁场装置引导下，在第一时间将对症药物送达
病变部位，有效的对疾病进行及时治疗，比常规注射治疗的疗效提高近万倍。靶向药物有助
于攻克癌症、心肌梗塞、糖尿病等许多顽症。是国内外研究的热点，各项技术还在不断发展
编号：
大学生科技项目
项目名称：一种神奇的材料——纳米磁性液体的制备
作 者 姓 名：魏冉冉 王太鑫 杜成林
专
业： 材料科学与工程
指导教师姓名： 张金升
专业技术职务：
教授
所 在 院 系： 土木工程系
2008 年 11 月 30 日
山东交通学院大学生科技立项
目录
1. 前言
1
1.1 项目简介
1
1.2 课题由来
长期稳定；重力场、电场、磁场及非均匀磁场中高度稳定，无凝聚，沉淀和分层。 1.1.4 磁性液体组成
强磁性微粒；表面活性剂；基（载）液。 1.1.5 该项目基本理论
制备理论：采用溶胶——凝胶法：它是化学共沉淀法的一种。在 Fe2+和 Fe3+离子的混合溶 液中加碱（在本次实验中用的是氨水）制备四氧化三铁胶溶液，反应式为
1.5 课题意义 1. 从应用上讲，纳米磁性液体具有优越的使用性能和较广的应用领域。 2. 从科技前沿跟踪和学习上讲，了解更多有关纳米磁性液体的前沿知识，认识到国内外
在此项研究上的差距，为磁液的产业化及广泛应用打下良好基础，推动国内纳米磁液的研究 并发现其巨大应用价值与前景。
3
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8
8. 分析与讨论
9
8.1 过程分析
9
8.2 结果讨论
10
9. 产品开发应用前景及经济效益
10
9.1 产品开发应用前景
10
9.2 经济效益分析
10
10. 结语
11
主要参考文献
11
致谢
12
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一种神奇的材料——纳米磁性液体的制备 实验研究报告
——Red Star 科技制作小组
1.3 产品性能 磁性液体主要由三部分组成，即纳米磁性微粒、基液和表面活性剂。磁性液体顾名思义，
就是有流动性且又有磁性的液体，而这是纳米磁性液体最重要、最独特、最优异的性能，这 使它在外磁场下可以定位定向移动，改变磁液比重，实现磁悬浮，具有磁粘滞性，磁性液体 的磁性能和长期稳定性是衡量其质量高低的基本标准，也是其获得良好应用的关键。在纳米 磁性液体的制备过程中，表面活性剂对磁性微粒进行表面包覆，对于磁性液体的稳定性起了 至关重要的作用。同时也有利于提高和保持磁性能。粘度和挥发特性是磁液的重要性能指标， 它主要有基液的性质决定，对基液的基本要求是：低蒸发率、低粘度、高度化学稳定性、耐 高温和抗辐射、良好导热性、无毒性等。
1.4 产品应用 纳米磁性液体最主要的性能就是同时具有了磁性与流动性。本课题研究的主要内容就是
在它的两个性能上做文章，使之达到两者更好的结合。纳米磁性液体的应用就是这两个性能 的集中体现。
磁流体的应用范围相当广泛，通过对其研究，为机电制造、电子设备、仪器误差、石油 化工和科学研究方面提供了新材料，为许久以来难以解决的问题提供了新的解决方案，其主 要应用及一些新的动向有：动密封、阻尼和润滑、靶向药物、液体 O 型环、零泄漏、沉淀分 离、新型电声元件（扬声器）、油水分离和废水处理、失重下的记录笔、磁性燃料、水下低频 声波发生器、改进型变阻器和电感磁芯、用于移位寄存器显示、温度传感器、磁流体制动装 置等等。
体。前者原料易得，成本低，应用方便;后者制得的产品更为稳定，且可以在纳米润滑等领域 得到应用。
5.1.1 水基-纳米磁性液体的制备 一.制备原材料 （1）.制备 0.4 mol·L-1 FeCl2 溶液 250ml 方法 1.计算。需要 FeCl2 的质量 m=n*M*V=0.4x198.81x0.25g=19.88g 2.称量。用托盘天平称取约 20g 的 FeCl2 固体 3.将量好的 FeCl2 固体倒在烧杯内，加 200mL 蒸馏水，溶解，过滤。 4.将过滤液倒入 250mL 的量筒内，加蒸馏水定容 5.将配好的 FeCl2 溶液倒入细口瓶内（注意密封） （注意：因为 FeCl2 很容易被空气氧化，因此要现用现配） （2）.制备 0.4 mol·L-1 FeCl3 溶液 500ml 方法 1 计算。需要 FeCl3 的质量 m=n*M*V=0.4*270.30*0.5=54.06g 2.称量。用托盘天平称取约 54.06g 的 FeCl2 固体 3.将量好的 FeCl3 固体倒在烧杯内，加 450mL 蒸馏水，溶解，过滤。 4.将过滤液倒入 500mL 的量筒内，加蒸馏水定容 5.将配好的 FeCl3 溶液倒入细口瓶内。 二.制备混合液 将 FeCl3 和 FeCl2 体积比 2:1 混合，加入磁搅拌子，用大功率磁力搅拌机进行搅拌 5min。
1.前言
纳米是一种长度的单位，它只有 1m 的一亿分之一。 当物质的尺寸达到纳米级时，它的一些性质就会发生变 化。例如，当人们将宏观物体细分成超微颗粒（纳米级） 后，它将显示出许多奇异的特性，即它的光学、热学、 电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相 比将会有显著的不同。因此纳米微粒在磁性材料、电子 材料、光学材料、高致密度材料的烧结、催化、传感、 陶瓷增韧等方面有广阔的应用前景。纳米材料具有一些 传统材料所不具备的优点，纳米磁性液体就是其中的一 员。纳米磁性液体既具有传统磁性材料的强磁性，又具 有液体材料的流动性。因而得到了人们越来越广泛的重视。
目制作一种液态的磁流体，既具磁性，又具流动性，因而可在某些特殊场合和高科技中应用。 磁性液体，简称磁流体。广义的磁流体包括气态和液态，但气态磁流体不属于磁性液体的范 畴。故本次实验对气态磁流体不做研究。纳米磁性液体：铁磁性物质（本次实验为 Fe3O4）使 其达到纳米级，再在颗粒表面包覆上一层表面活性剂，使其均匀稳定的弥散在某种基液中， 形成一种弥散溶液，即磁性微粒的胶体溶液。简单说，即磁性微粒的胶体溶液。 1.1.3 磁性液体的基本要求