材料工程專業(yè)畢業(yè)論文磁性液體的制備和應(yīng)用探討

1、<p><b>　　宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院</b></p><p><b>　　畢業(yè)論文</b></p><p>　　題目：磁性液體的制備和應(yīng)用探討</p><p>　　系 部 現(xiàn) 代 制 造 系 </p><p>　　專 業(yè) 名 稱 材 料 工 程

2、 </p><p>　　班 級 材 料 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師

3、 </p><p>　　2011年9月19 日</p><p><b>　　宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院</b></p><p><b>　　畢業(yè)論文選題報告</b></p><p><b>　　宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院</b></p><p>　　畢業(yè)論文

4、成績評定表（一）</p><p><b>　　宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院</b></p><p>　　畢業(yè)論文成績評定表（二）</p><p><b>　　宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院</b></p><p><b>　　畢業(yè)論文答辯記錄表</b></p><p><b

5、>　　摘 要</b></p><p>　　本文在介紹磁性液體概念的基礎(chǔ)上，簡要說明了磁性液體的組成、特性和分類，并介紹了不同類型磁性液體的制備方法；在分析說明了磁性液體的工作原理的同時，說明了磁性液體的應(yīng)用領(lǐng)域，如密封、潤滑,最后在注明磁性液體發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合科技發(fā)展前沿，討論了磁性液體的應(yīng)用前景。</p><p>　　關(guān)鍵詞:磁性液體；制備方法；應(yīng)用領(lǐng)域；應(yīng)用前

6、景</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Based on the introduction of magnetic fluid on the basis of the concept, brief descriptions of the magnetic fluid composition, characteristics and

7、 classification, and describes the different types of preparation method of magnetic fluid; in the analysis of the working principle of magnetic liquid at the same time, the application of magnetic liquid, such as sealin

8、g, lubricating, finally indicate magnetic liquid based on the current situation, combined with the development of Frontier Science and</p><p>　　Key words: Magnetic liquid; preparation method; applicatio

9、n; application prospect.</p><p><b>　　.目 錄</b></p><p><b>　　引 言I</b></p><p>　　1 磁性液體及制備方法II</p><p>　　1.1 磁性液體的概念I(lǐng)I</p><p>　　1

10、.2 磁性液體的組成II</p><p>　　1.3 磁性液體的分類III</p><p>　　1.4 磁性液體的特性IV</p><p>　　1.5 磁性液體的制備方法V</p><p>　　1.5.1 化學(xué)共沉淀制備鐵酸鹽磁性液體V</p><p>　　1.5.1.1 活性磁粒子的制備VI</p&

11、gt;<p>　　1.5.1.2 磁性液體的制備VII</p><p>　　1.5.1.3 磁性液體參數(shù)的測定VII</p><p>　　1.5.1.4 注意事項IX</p><p>　　1.5.2 氣相一液相法制備氮化鐵磁性液體X</p><p>　　1.5.2.1 反應(yīng)機理及工藝過程X</p><

12、;p>　　1.5.2.2 檢測結(jié)果XII</p><p>　　1.5.2.3 結(jié)果分析XII</p><p>　　1.5.2.4 創(chuàng)新性改進XIV</p><p>　　2 磁性液體的工作原理及應(yīng)用XV</p><p>　　2.1 工作原理XV</p><p>　　2.2 磁性液體的應(yīng)用XVI<

13、/p><p>　　2.2.1 工業(yè)上的應(yīng)用XVI</p><p>　　2.2.1.1 磁性液體（動態(tài)）密封XVI</p><p>　　2.2.1.2 磁性液體研磨XVIII</p><p>　　2.2.1.3 磁性液體阻尼XVIII</p><p>　　2.2.1.4 磁性液體潤滑XVIII</p>

14、<p>　　2.2.1.5 磁性液體在揚聲器上的應(yīng)用XIX</p><p>　　2.2.1.6 磁性液體在分離技術(shù)方面的應(yīng)用XIX</p><p>　　2.2.2 磁性液體在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用XX</p><p>　　2.2.3 生物學(xué)上的應(yīng)用XX</p><p>　　2.2.4 其他應(yīng)用XX</p><p

15、>　　3 發(fā)展現(xiàn)狀及前景展望XX</p><p>　　3.1 磁性液體的發(fā)展現(xiàn)狀XX</p><p>　　3.2 未來趨勢及展望XXI</p><p>　　結(jié) 論XXIII</p><p><b>　　致 謝XXIV</b></p><p><b>　　參考文獻X

16、XV</b></p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　磁性液體自從上世紀6O年代中期問世以來，就以它成本低、能耗少、無污染和適用范圍廣等特點，一直受到人們廣泛的關(guān)注。目前磁性液體在各類科學(xué)研究和工程技術(shù)部門都產(chǎn)生新的變革，它的應(yīng)用已深入到電子、化工、能源、冶金、儀表、環(huán)保、醫(yī)療衛(wèi)生等許多方面，成為熱門研發(fā)領(lǐng)域。</p>

17、<p>　　由于磁性液體技術(shù)含量高，制備工藝復(fù)雜，目前國際上對磁性液體的研究非?；钴S，如現(xiàn)在國內(nèi)外正積極研制的金屬系磁性液體，其磁性顆粒為鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈷(Co)等金屬，合金及其氮化物。近年來，磁性液體新的應(yīng)用領(lǐng)域不斷被發(fā)現(xiàn)，新的應(yīng)用技術(shù)也不斷被提出，如磁性納米微粒(磁性液體)在醫(yī)療上特別在防治腫瘤等領(lǐng)域中的應(yīng)用已經(jīng)成為一個研究熱點。由于磁性液體技術(shù)的研究層次及其應(yīng)用技術(shù)尚未成熟，使其應(yīng)用領(lǐng)域的開拓受到了較大的限

18、制，并制約了該產(chǎn)業(yè)的形成與發(fā)展。對從事該方面研究的學(xué)者還有許多艱巨的工作要做。目前我國社會各界對納米磁性材料日益重視，在磁性液體技術(shù)的研究方面已經(jīng)取得了一些突破，在國內(nèi)也形成了幾家產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)廠家，但與發(fā)達國家的應(yīng)用水平以及磁性液體的潛在應(yīng)用前景相比，還有很大的差距。</p><p>　　本文將對此行液體的制備方法進行介紹,同時在對其應(yīng)用現(xiàn)狀進行分析的基礎(chǔ)上,探討其應(yīng)用前景。</p><p>

19、;　　1 磁性液體及制備方法</p><p>　　1.1 磁性液體的概念</p><p>　　磁性液體(Magnetic Liquids)，又稱磁流體(Magnetic Fluids)、鐵磁性流體(Ferromagnetic fluids)、磁性膠體(Magnetic Colloids)，具有液態(tài)載體的流動性、潤滑性以及密封性。它是由納米級(10nm以下)的強磁性微粒高度彌散于某種液體之

20、中所形成的穩(wěn)定的膠體體系。通常強磁性微粒選用Fe3O4，除此之外還可以是鐵和氮化鐵。磁性液體中的磁性微粒必須非常小，以致在基液中呈現(xiàn)紊亂的布朗運動。這種熱運動足以抵消重力的沉降作用以及削弱粒子間電、磁相互凝聚作用，不產(chǎn)生沉淀和凝聚。</p><p>　　1.2 磁性液體的組成</p><p>　　磁性液體（magnetic fluid/Ferro fluid）的結(jié)構(gòu)，是由單分子層（2nm）

21、表面活性劑（surfactant）包覆的、直徑小于10nm的單疇磁性顆粒高度彌散于某種載液(carrier liquid)中而形成的穩(wěn)定“固-液”兩相膠體溶液。如圖1-1所示。</p><p>　　磁性液體的組成如下：</p><p>　　圖1-1 磁性液體的組成</p><p>　　(1)納米級磁性顆粒</p><p>　　磁性液體中的納

22、米磁性顆粒（magnetic particles),如納米級金屬氧化物（Fe3O4）及鐵氧體[COFe2O4、（Mn-Zn)Fe2O4等]、金屬（鐵、鈷、鎳及其合金）或鐵磁性氮化鐵[FeχN（2＜χ＜8)],這些磁性顆粒粒徑非常小，以至于在液體中呈現(xiàn)出紊亂的布朗運動，這種熱運動足以能夠抵消重力的沉降作用和削弱粒子間的電磁凝聚作用，在重力和磁場力的作用下，始終穩(wěn)定地分散在載液中，不凝聚也不沉淀。</p><p>　

23、　(2)表面活性劑和載液</p><p>　　理想的表面活性劑，應(yīng)該是那些永久地吸附在粒子界面上的表面活性劑，它的特殊功能在于它既能適應(yīng)于一定的載液性質(zhì)，又能適應(yīng)于一定粒子的界面要求。這樣的表面活性劑必須具有特殊的分子結(jié)構(gòu)：一端有一個對磁性粒子界面產(chǎn)生高度親和力的釘扎功能團，也稱為“頭”；另一端還需要有一個極易分散于某種載液中且有適當長度的彈性“尾”，在許多表面活性劑分子中,其“頭”和“尾”通過醚鍵和銨鍵相連接。

24、不同載液的磁性液體要選用不同的表面活性劑，恰當?shù)谋砻婊钚詣┠芊乐勾判灶w粒的氧化、削弱靜磁吸引力、克服范德瓦耳斯力的顆粒聚集、改變磁性顆粒表面性質(zhì)，使顆粒與載液渾成一體，在磁場力的作用下整體移動。</p><p>　　載液的種類很多，根據(jù)磁性液體用途的不同，一般分為極性液體和非極性液體，通常的載液有烴類、酯類、聚苯醚類、氟化碳類、硅油類、液態(tài)金屬(水銀、鎵)、水、煤油等。</p><p>　

25、　綜上所述，對載液和納米級磁性顆粒均具有釘扎作用的表面活性劑若選擇適當，既能對磁性顆粒進行單分子層的包覆，又能和載液渾成一體，從而使得磁性液體既具有液體的流動性又具有固體磁性材料的磁性，是一種性能獨特、應(yīng)用廣泛的新型納米液態(tài)功能材料。它只有在外磁場作用下才顯示出奇異特性，理想的磁性液體磁滯回線是一條過坐標原點的S形曲線，無磁滯現(xiàn)象。磁性液體技術(shù)是一門涉及物理、化學(xué)、力學(xué)、流變學(xué)等多學(xué)科的交叉邊緣學(xué)科，是材料科學(xué)中的一支新秀。</p

26、><p>　　1.3 磁性液體的分類</p><p>　　磁性液體可以按磁性顆粒、載液、應(yīng)用領(lǐng)域、性能指標進行分類，最常用的是按磁性顆粒的種類進行的分類。按磁性顆粒種類分為：</p><p>　　(1)鐵酸鹽系：磁流體的超微粒子是鐵酸鹽系列，如Fe3O4、γ-Fe2O3、MeFe2O4(Me=Co，Ni)等；</p><p>　　(2)金屬系：磁

27、流體的超微粒子選用Ni、Co、Fe等金屬微粒及其合金(如 Fe-Co，Ni-Fe)；</p><p>　　(3)氮化鐵系：磁流體的超微粒子選用氮化鐵，因其磁性較強，故可獲得較高的飽和磁化強度。</p><p>　　1.4 磁性液體的特性</p><p>　　根據(jù)磁性液體所選基液的不同，磁液的主要物理性質(zhì)有所差別，并且同一基液還可以適當調(diào)整其性能，通常其特性主要有：&

28、lt;/p><p>　　(1)飽和磁化強度Ms</p><p>　　飽和磁化強度Ms(單位為Gs或T)表示磁性液體在外加磁場的作用下可產(chǎn)生的最強的磁性，一般為500～3000Gs(0.05～0.3T)，但據(jù)有關(guān)資料，現(xiàn)在已經(jīng)可以達到近10000Gs(1T)的磁性液體，飽和磁化強度是磁性液體應(yīng)用技術(shù)中最為重要的一個技術(shù)指標。</p><p><b>　　(2)黏

29、度η</b></p><p>　　黏度η(單位為cP)表示磁性液體的流動性能，是流體力學(xué)和流變學(xué)的重要參數(shù)，該指標會對磁性液體應(yīng)用技術(shù)產(chǎn)生一定的影響。</p><p><b>　　磁性顆粒直徑D</b></p><p>　　磁性顆粒直徑D(單位為nm)表示磁性液體的磁性顆粒的粗細程度，是影響四大效應(yīng)(小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效

30、應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng))的根本因素，也是影響磁性液體穩(wěn)定性、飽和磁化強度、熱力學(xué)性能等的重要因素。</p><p>　　(4)揮發(fā)損失量Vt</p><p>　　揮發(fā)損失量Vt單位為g／(cm2·h)，一般在80℃下測量是磁性液體揮發(fā)性的指標，與磁性液體的壽命、蒸氣壓有密切關(guān)系，主要由載體的性能決定。除以上指標外，還有密度、表面張力、導(dǎo)熱系數(shù)、溫度特性、頻率特性、超導(dǎo)性能、磁化率、

31、耐蝕性、各相異性、磁共振性、磁性弛豫時間、流體動力學(xué)性能、流變學(xué)性能等指標，對不同的應(yīng)用也是交叉起作用。</p><p>　　由于磁性微粒和基液渾成一體，從而使磁性液體既具有普通磁性材料的磁性，同時又具有液體的流動性，因此具有許多獨特的諸如磁學(xué)、流體力學(xué)、光學(xué)和聲學(xué)性質(zhì)。</p><p>　　(1)磁性液體表現(xiàn)為超順磁性，本征矯頑力為零，沒有剩磁；</p><p>

32、　　(2)在外磁場下，磁性液體被磁化，滿足修正的伯努利方程，與常規(guī)伯努利方程相比，添加了一項磁性能，使磁性液體具有其它流體所沒有的、與磁性相關(guān)聯(lián)的新性質(zhì)：例如磁性液體的表觀密度隨外磁場強度的增加而增大；</p><p>　　(3)在靜磁場作用下，磁性顆粒將沿著外磁場方向形成一定有序排列的團鏈簇，從而使得液體變?yōu)楦飨虍愋缘慕橘|(zhì)。當光波通過稀釋的磁性液體時(如同在各向異性的晶體中傳播一樣)，會產(chǎn)生光的法拉第旋轉(zhuǎn)、雙折

33、射效應(yīng)、雙向色性等現(xiàn)象。當磁性液體被磁化時，使相對于磁場方向具有光的各向異性，偏振光的電矢量平行于外磁場方向比垂直于外磁場方向吸收更多，具有更高的折射率。此外，磁性液體在靜磁場作用下，介電性質(zhì)亦會呈現(xiàn)各向異性；</p><p>　　(4)超聲波在磁性液體中傳播時，其速度及衰減與外磁場有關(guān)，呈各向異性；</p><p>　　(5)磁性液體在交變場中具有磁導(dǎo)率頻散、磁粘滯性等現(xiàn)象。</p

34、><p>　　這些有別于通常液體的奇異性質(zhì)，為若干新穎的磁性器件的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。</p><p>　　1.5 磁性液體的制備方法</p><p>　　上面說了磁性液體按所含納米級磁性顆粒的種類，可分為鐵酸鹽系、金屬系、氮化鐵系三類。鐵酸鹽系磁性液體的磁性顆粒選用Fe3O4、γ-Fe2O3、Co、Ni等，制備方法有粉碎法、化學(xué)共沉法和膠溶法等；金屬系磁性液體制備方法有C

35、O羰基熱分解法和真空蒸鍍法；而氮化鐵系磁性液體的制備方法有熱分解法、等離子CVD法、化學(xué)氣相沉積法、氣相一液相反應(yīng)法、等離子體活化法等。以下主要介紹兩種典型的制備方法。</p><p>　　1.5.1 化學(xué)共沉淀制備鐵酸鹽磁性液體</p><p>　　鐵酸鹽系磁性液體的納米磁性顆粒一般選用Fe304、γ-Fe203、Co、Ni等，采用化學(xué)共沉法制備。其反應(yīng)式為:</p>&l

36、t;p>　　將生成的Fe304磁性顆粒吸附C17H33C00-形成單分子層包覆的活性磁粒子，再將其根據(jù)需要分散在不同的載體中進行離心處理后即得到鐵酸鹽系磁性液體。</p><p>　　采用化學(xué)共沉法制備鐵酸鹽磁性液體，其工藝流程如圖1-2所示。</p><p>　　圖1-2化學(xué)共沉淀法制備鐵酸鹽系磁液工藝流程圖</p><p>　　1.5.1.1 活性磁粒子的

37、制備</p><p><b>　　所用儀器。</b></p><p>　　攪拌器、三口瓶、熱浴鍋、溫度計、調(diào)壓器、溫度控制儀、磁座、勻漿機、離心機、紅外干燥箱等。</p><p><b>　　活性磁粒子的制備。</b></p><p>　　制取穩(wěn)定磁性液體的前提是制取純度高、磁性強、顆粒直徑小于10

38、nm的活性磁粒子，具體操作如下：</p><p>　　①將2價鐵鹽(FeCl2或FeS04)與3價鐵鹽[FeCl3或Fe2(SO4)3]按物質(zhì)的量比1:2混合，加熱攪拌升溫至55℃。</p><p>　?、诩尤隢aOH溶液，其物質(zhì)的量比為9:1(Fe2+：Fe3+)，溫度為55℃，加熱攪拌，溫度升至65℃左右保持30min。</p><p>　?、奂尤胗退徕c溶液，其

39、物質(zhì)的量比為2:5(Fe2+：Fe3+)溫度為55℃，一邊攪拌一邊倒入三口瓶，并升溫至80℃左右，此時若停止攪拌，可觀察到黑色的活性Fe3O4磁粒子生成，且沉淀在三口瓶底部(即分層)，繼續(xù)升溫至90℃并保持30min以使其進一步成熟。</p><p>　?、苡?％的鹽酸調(diào)pH至4～5。</p><p>　?、荽抛^濾，反復(fù)水洗多次，用試劑(BaCl2或AgN03溶液)檢查，直到無SO42-

40、或C1-沉淀為止。</p><p>　?、迣竦腇e3O4粒子移至表面皿放入紅外干燥箱，烘干(其溫度不得超過75℃，以防自燃)即制得活性磁粒子(納米磁顆粒)。</p><p>　　1.5.1.2 磁性液體的制備</p><p>　　(1)油基磁性液體的制備</p><p>　　將干燥后的活性磁粒子根據(jù)實際應(yīng)用需要，與不同的載液，例如煤油、環(huán)己

41、烷、二甲苯、癸烷、十氫化萘等，按比例混合，放入電動勻漿機中，以20000r／min的轉(zhuǎn)速攪拌30min，即形成油基磁性液體，再將其倒入離心管，放入離心機，以4000r／min的轉(zhuǎn)速離心處理30min，濾除沉降物，即得到穩(wěn)定的油基磁性液體。</p><p>　　(2)水基磁性液體的制備</p><p>　　根據(jù)親油性活性磁粒子的特點經(jīng)過第二種表面活性劑處理，形成二次包覆，使親油基向內(nèi)，親水基

42、向外，即可形成水溶性活性磁粒子。將含水50％的活性磁粒子濾餅根據(jù)實際需要與十二烷基苯磺酸鈉按一定比例混合，輕輕攪拌，裝入高速勻漿機內(nèi)分散30min，再離心處理30min，濾除沉降物，即可制得穩(wěn)定性好、飽和磁化強度高的水基磁性液體。</p><p>　　(3)二酯基磁性液體的制備</p><p>　　油酸包覆的Fe304活性磁粒子不能直接分散于高沸點的二元酸酯中，經(jīng)過第二種表面活性劑作為中間

43、媒介，通過置換的方法來制得二酯基磁性液體。用普通蒸餾裝置，稱取Fe304干燥活性磁粒子20g，加入30mL環(huán)己烷一起放入勻漿瓶內(nèi)，在勻漿機內(nèi)高速攪拌30min，然后再加入30mL癸乙酸二辛酯，放入勻漿瓶內(nèi)高速攪拌30min，最后將所得溶液放入離心管中，經(jīng)高速離心甩出不溶物。所得磁液移至蒸餾瓶中，通過減壓蒸餾(78-81℃)蒸出環(huán)已烷，即得二酯基磁性液體。</p><p>　　1.5.1.3 磁性液體參數(shù)的測定&l

44、t;/p><p>　　以下對水、煤油、間二甲苯、十氫萘、二酯(癸二酸二辛酯)、環(huán)己烷等6種不同載液的磁性液體進行了各項參數(shù)的測量。</p><p>　　(1)密度(比重)的測定</p><p>　　采用液體密度天平，進行相對密度測量。首先對天平進行調(diào)零，將要測試的磁性液體放入量筒內(nèi)，將測錘放入筒內(nèi)的磁性液體中，橫梁失去平衡，不斷加放騎碼，使天平重新平衡，得到騎碼總和即為

45、所測磁性液體的密度，具體實驗結(jié)果見表1.1。</p><p>　　表1.1磁性液體的密度</p><p>　　(2)表面張力系數(shù)的測定</p><p>　　采用扭稱測定磁性液體的表面張力系數(shù)。通過測量微小力來測表面張力，利用作圖法粗略得到磁性液體的表面張力系數(shù)，具體的實驗結(jié)果見1.2。</p><p>　　表1.2磁性液體的表面張力系數(shù)<

46、;/p><p>　　(3)飽和磁化強度的測定</p><p>　　采用CC-2型直流磁性測量裝置測定磁性液體的飽和磁化強度。利用感應(yīng)原理進行測量，當感生電流經(jīng)過沖擊檢流器時，產(chǎn)生感生電流的磁感應(yīng)強度，即測得在固定磁場中的飽和磁化強度。具體實驗結(jié)果見表1.3。</p><p>　　表1.3磁性液體的磁飽和強度</p><p><b>　　

47、(4)黏度的測定</b></p><p>　　采用NDJ-1旋轉(zhuǎn)黏度計測定磁性液體的黏度，根據(jù)液體的黏度公式：η=κα(其中，κ為轉(zhuǎn)動格數(shù)，α為黏度系數(shù))。通過測定黏度系數(shù)來測定磁性液體的黏度，其測量結(jié)果見表1.4所示。</p><p>　　表1.4磁性液體的黏度</p><p>　　1.5.1.4 注意事項</p><p>　　

48、磁性液體制備的最關(guān)鍵一步是制取磁性強、穩(wěn)定性好，容易過濾的活性Fe304納米顆粒。通過大量的實驗和多次的失敗，我們感到要制備達到要求的活性Fe304納米顆粒有幾個重要的物理、化學(xué)參量，應(yīng)當在以下范圍內(nèi)進行選取，它們對制備Fe304納米顆粒具有重要參考價值。</p><p>　　(1) 堿要適當過量</p><p>　　在2價和3價鐵鹽溶液中加入稍過量的NaOH以使鐵離子反應(yīng)完全，能生成烏黑

49、發(fā)亮的納米磁粒子。否則，堿量少，溶液呈褐紅色泥漿狀，也不分層；堿太多，磁粒子雖黑，但產(chǎn)生泡沫太多，難下沉，pH也不好調(diào)整。堿適當過量，pH幾乎不用調(diào)整，實驗證明，堿量過量為6．25％～12．5％為好。</p><p>　　(2) pH要調(diào)得適當</p><p>　　在反應(yīng)過程中，保護溶液的pH適當是生成高質(zhì)量的Fe304納米顆粒的重要因素。pH過大或過小都會使溶液渾濁，多泡沫，難分層，呈褐

50、色泥漿狀，極難過濾，但只要pH調(diào)得合適，上述現(xiàn)象均消失。實驗證明，溶液pH為4～5時，可避免產(chǎn)生泡沫，且有黑色納米顆粒的Fe3O4生成，停機觀察，可看到油光閃亮的活性納米磁顆粒。</p><p>　　(3) 加料速度的影響</p><p>　　制備活性磁粒子時，NaOH應(yīng)快速加入鐵鹽溶液中，并伴有高速攪拌，反應(yīng)混合易呈現(xiàn)黑色，生成Fe304納米顆粒；而在加入表面活性劑油酸鈉時，則應(yīng)緩慢加入

51、，低速攪拌，使生成的Fe304納米顆粒都能均勻地包覆上一層油酸鈉的單分子層，否則就不能制備質(zhì)量好的納米磁粒子。</p><p>　　(4) 加料溫度的影響</p><p>　　要制備出好的活性納米磁粒子，加入NaOH溶液和油酸鈉的溫度很重要。實驗證明當加入物料的溫度與三口瓶中溶液溫度一致時，可加速反應(yīng)生成。例如，加NaOH溶液溫度應(yīng)控制在55～60℃，而油酸鈉溶液應(yīng)控制在60～65℃。&l

52、t;/p><p><b>　　(5) 磁力過濾</b></p><p>　　當制取的Fe304納米顆粒比較細小時，極難過濾，在實踐中我們制造了一個磁座，靠外界的磁力迅速使磁粒子沉淀，傾斜過濾，這樣過濾既快又省水。</p><p><b>　　(6) 性能指標</b></p><p>　　實驗室提供的水基

53、、煤油基、間二甲苯和環(huán)已烷基磁性液體的密度、表面張力系數(shù)、黏度和飽和磁化強度等參數(shù)基本達到國內(nèi)同類產(chǎn)品指標，為磁性液體的開發(fā)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。</p><p>　　(7) 技術(shù)成熟程度</p><p>　　在實驗室小量制備鐵酸鹽系磁性液體(油基)已摸索出成本低的配料，掌握了新的工藝流程，可自給自足，也可少量售出。</p><p>　　1.5.2 氣相一液相法制備氮化鐵

54、磁性液體</p><p>　　該方法的基本原理為在添加了胺基系表面活性劑的煤油中導(dǎo)入氨氣,同時將漏斗中的適量羰基鐵放入反應(yīng)器中,加熱反應(yīng)器至90℃保溫60min,生成胺基羰基鐵中間體,然后在185℃高溫下分解該中間體,可以得到氮化鐵磁性液體。</p><p>　　1.5.2.1 反應(yīng)機理及工藝過程</p><p><b>　　(1)反應(yīng)機理．</b&

55、gt;</p><p>　　前期反應(yīng)階段，溫度控制在90～100℃，發(fā)生反應(yīng)</p><p>　　后期反應(yīng)階段，溫度控制在185～200℃，發(fā)生反應(yīng)</p><p>　　當溫度超過100℃，期間還會發(fā)生副反應(yīng)</p><p>　　所以制備時要在前期反應(yīng)結(jié)束后，將Fe(CO)5氣化逐出，以阻止副反應(yīng)的發(fā)生。</p><p&g

56、t;<b>　　(2)工藝過程</b></p><p>　　氮化鐵磁性液體的制備工藝過程分5個階段</p><p><b>　　①準備階段</b></p><p>　　將表面活性劑PBSI與溶劑按一定配比混合均勻，加適量無水NaS04干燥，密閉靜置20h，作為預(yù)制液。用Ar氣置換密閉反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的空氣后，將預(yù)制液和Fe(CO

57、)5按一定比例注入到反應(yīng)器中。</p><p><b>　　②前期反應(yīng)階段</b></p><p>　　實驗裝置如圖1-3所示。加熱反應(yīng)器升溫至90℃，向反應(yīng)器內(nèi)通入一定流量的NH3氣，恒溫攪拌60min進行前期反應(yīng)。反應(yīng)生成的氣體通過冷凝管之后排出。</p><p>　　圖1-3氮化鐵磁性液體合成裝置示意圖</p><p&

58、gt;　　四口燒瓶;2．電加熱套;3．恒壓滴液漏斗;4．真空表;</p><p>　　5．防倒吸導(dǎo)氣管;6.滴液斗;7.溫度計;8．磁攪拌子</p><p><b>　?、凵郎仉A段</b></p><p>　　關(guān)閉NH3氣，通人Ar氣保護，繼續(xù)加熱升溫，將前期反應(yīng)中未反應(yīng)的Fe(CO)5氣化蒸出，冷凝后儲存在恒壓滴液漏斗中。</p>

59、<p><b>　　④后期反應(yīng)階段</b></p><p>　　溫度升至185℃后，保持該溫度并繼續(xù)攪拌60min進行后期反應(yīng)。</p><p><b>　?、堇鋮s階段</b></p><p>　　撤除加熱器，當反應(yīng)溫度降至140℃時，打開恒壓滴液漏斗的活塞，使未反應(yīng)的Fe(CO)5回到反應(yīng)體系當中。當溫度降

60、至90℃時，以步驟(2)～(5)作為一個循環(huán)，重復(fù)進行反應(yīng)，直至Fe(CO)5全部反應(yīng)。</p><p>　　1.5.2.2 檢測結(jié)果</p><p>　　隨著Fe(CO)5反應(yīng)量的增加，飽和磁化強度也隨之增加，當Fe(CO)5反應(yīng)量達到70g時，飽和磁化強度接近0.05T(濃縮前)，所以可通過增加Fe(CO)5反應(yīng)量或者濃縮磁性液體的辦法獲得較高飽和磁化強度的磁性液體。</p>

61、;<p>　　1.5.2.3 結(jié)果分析</p><p>　　飽和磁化強度(比磁化強度)是界定磁性液體的重要參數(shù)，因此在實驗中應(yīng)以此為指標摸索最佳工藝參數(shù)。</p><p>　　(1) 反應(yīng)溫度的影響</p><p>　　由表1.5可知，前期反應(yīng)溫度在90℃時，比磁化強度最高。由表1.6可知后期反應(yīng)溫度在180℃時，比磁化強度最高。</p>

62、<p>　　表1.5前期反應(yīng)溫度</p><p>　　表1.6后期反應(yīng)溫度</p><p>　　(2) 反應(yīng)時間的影響</p><p>　　每次循環(huán)反應(yīng)時間的長短直接決定磁性液體生成的效率，固定前期和后期的反應(yīng)溫度(90℃／180℃)，實驗結(jié)果從表1.7可以看出，在前后反應(yīng)時間為60min時，比磁化強度最高。</p><p>&l

63、t;b>　　表1.7反應(yīng)時間</b></p><p>　　(3)NH3流量的影響</p><p>　　在反應(yīng)過程中，為了使Fe晶核與NH3形成大量的中間活化體，或者有更多的NH3直接裂解生成氮化鐵，一般采用過量的NH3進行反應(yīng)。這一點在表1.8中可得以證實。隨著NH3流量的增加，粒子產(chǎn)量和轉(zhuǎn)化率也增加，但磁性顆粒也由單一的ε-FexN過渡到ε-FexN和FexN雙相，F(xiàn)e

64、xN(2<x≤8)時磁性強，隨著x的增大飽和磁化強度反而減小。因此，NH3的流量既要過量，也要控制適當。</p><p>　　表1.8NH3的流量</p><p>　　(4) 氧氣對反應(yīng)的影響</p><p>　　Fe(CO)5的性質(zhì)極為活躍，常溫下即能發(fā)生氧化反應(yīng)，生成鐵的氧化物，所以在制備中,反應(yīng)系統(tǒng)要除去空氣，采取先抽真空，然后用惰氣(Ar)保護。<

65、;/p><p>　　(5) 水對反應(yīng)的影響</p><p>　　Fe(CO)5的相對密度為1.46，雖性質(zhì)活躍，但常溫下對水是穩(wěn)定的，因此可用水覆蓋Fe(CO)5以隔絕空氣，但當溫度升高時，F(xiàn)e(CO)5就可以與水發(fā)生氧化反應(yīng)，生成鐵的氧化物。我們在制備過程中，所有反應(yīng)儀器都進行了干燥處理，即反應(yīng)溶液中加入無水NaS04密閉靜置20h及NH3氣瓶出口設(shè)置NaOH干燥管等以保證反應(yīng)系統(tǒng)的絕對干燥

66、。</p><p>　　綜上所述，制備高飽和磁化強度氮化鐵磁性液體的最佳工藝參數(shù)前期反應(yīng)溫度應(yīng)控制在90℃；后期反應(yīng)溫度應(yīng)控制在180℃，氨氣流量控制在300mL／min；全部反應(yīng)時間大約控制在8個小時。除此之外，所有的反應(yīng)儀器、反應(yīng)的溶液及所涉及的裝置均要進行干燥處理和惰氣保護。</p><p>　　1.5.2.4 創(chuàng)新性改進</p><p>　　在氮化鐵磁性液體

67、的制備過程中，根據(jù)實際情況，需要做一些創(chuàng)新性的改進。</p><p>　　(1) 實驗裝置的改進</p><p>　　反應(yīng)過程中，反應(yīng)器必須密封，且反應(yīng)是在高速攪拌升溫情況下進行，而現(xiàn)有的反應(yīng)裝置存在兩個問題：一是反應(yīng)器均為圓形多口瓶，這種反應(yīng)器在現(xiàn)有磁力攪拌器上無法固定，也無法滿足加熱升溫的要求；二是反應(yīng)裝置為機械攪拌，轉(zhuǎn)動軸處的密封問題至今沒有很好解決。為解決上述兩個問題，有人設(shè)計并加

68、工了一套新的磁力攪拌恒溫裝置(已申請專利)，如圖1-4所示，該磁力攪拌恒溫裝置由加溫控溫、磁力攪拌及調(diào)整機構(gòu)構(gòu)成。加溫控溫機構(gòu)是在外體上部裝保溫盆、保溫蓋和加熱包，在保溫盆、保溫蓋和加熱包之間是保溫層，在保溫盆底部有開口，加熱包電路連溫控器。磁力攪拌機構(gòu)是在電機輸出軸上裝磁鐵，磁鐵設(shè)置在保溫盆底部開口處，磁轉(zhuǎn)子放置在反應(yīng)器中，當電機帶動磁鐵旋轉(zhuǎn)時，反應(yīng)器中磁鐵兩極面的旋轉(zhuǎn)帶動反應(yīng)器中磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)攪拌。這種創(chuàng)新裝置不但能滿足無軸攪拌、無空氣

69、泄漏的要求，還能方便地固定，滿足加熱升溫的要求。該裝置投入使用后，取得了非常好的密封和攪拌效果，使制備的磁性液體飽和磁化強度由300多高斯提高到500高斯。</p><p>　　(2）表面活性劑的替換</p><p>　　磁性粒子能否均勻地分散在某種載液并構(gòu)成長期穩(wěn)定的磁性液體，選擇適宜的表面活性劑是決定性的因素，表面活性劑的特殊功能在于它既能適應(yīng)一定的載液性質(zhì)，又能適應(yīng)一定粒子的界面要求

70、。</p><p>　　圖1-4磁力攪拌裝置圖</p><p>　　電源插座；2．氣窗；3．風扇葉輪；4.磁鐵；5.外殼；6．保溫盒；</p><p>　　保溫蓋；8．旋轉(zhuǎn)磁子；9.四口燒瓶；10．電熱器；11．溫控器；</p><p>　　變速器；13.電機；14．電機附件；15．主開關(guān)</p><p>　　2 磁

71、性液體的工作原理及應(yīng)用</p><p><b>　　2.1 工作原理</b></p><p>　　人們利用磁性液體在磁場中所展示的奇異特性，開發(fā)出許多磁性液體的應(yīng)用，其在應(yīng)用上的工作原理大致可總結(jié)如下：</p><p>　　(1)通過磁場檢測或利用磁性液體的物性變化。</p><p>　　(2)隨著不同磁場或者分布的形成

72、，把一定量的磁性液體保持在任意位置或使物體懸浮。</p><p>　　(3)通過磁場控制磁性液體的運動。</p><p>　　(4)磁性液體各種工作原理相互關(guān)聯(lián)、相互制約，應(yīng)用時很少單獨應(yīng)用。</p><p>　　磁性液體的特性與應(yīng)用，見表2.1</p><p>　　表2.1磁性液體的特性及應(yīng)用范圍</p><p>　

73、　2.2 磁性液體的應(yīng)用</p><p>　　磁性液體的應(yīng)用基礎(chǔ)是可以被控制、定位、定向與移動的，即通過控制它的流變性，調(diào)節(jié)它在使用中的磁力強度、流動方向、磁性材料顆粒的聚集形式和濃度，就能改善一些領(lǐng)域內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、制造工藝和使用性能。由于納米磁性液體在磁場中所具有的特殊理化性質(zhì)，決定其應(yīng)用的廣泛性。目前國內(nèi)外最成熟的應(yīng)用是納米磁性液體密封技術(shù)，已經(jīng)逐年擴展到航天航空、電子、化工、機械、冶金、儀表、環(huán)保、醫(yī)療

74、等各個領(lǐng)域。</p><p>　　2.2.1 工業(yè)上的應(yīng)用</p><p>　　磁性液體在工業(yè)上主要用于機械部件的密封、軸承間的無摩擦潤滑、超硬材料的精細研磨等諸多方面。</p><p>　　2.2.1.1 磁性液體（動態(tài)）密封</p><p>　　磁性液體密封是一種非接觸式密封，可以封氣、封水、封油、封塵等，廣泛用于工業(yè)中各種密封。由于磁性

75、液體在非均勻場中將聚集于磁場梯度最大處，因此利用外磁場可將磁性液體約束在密封部位，形成磁性液體“0”型環(huán)，具有無泄露、無磨損、自潤滑、壽命長等特點。目前已廣泛用于：</p><p>　　(1)防塵密封——硬盤(harddisk)、氣流粉碎(分級)機等；</p><p>　　(2)真空密封——電子顯微鏡、電子衍射儀、CVD裝置、單晶爐、真空加熱爐等；</p><p>

76、　　(3)氣體密封——可用于多種氣體密封的場合(如煤氣風機轉(zhuǎn)軸部位)。</p><p>　　圖2-1 磁性液體密封原理</p><p>　　經(jīng)過近30年的研究與開發(fā)，無論是從理論上還是從實際應(yīng)用上，磁性液體密封技術(shù)都趨于成熟，甚至對于轉(zhuǎn)軸和擺動桿的真空動密封目前已達到標準化、通用化的程度。張墩明用共沉淀法制得的8～12nm的四氧化三鐵粒子，如以聚醚磷酸脂為表面活性劑，其4πM為45kA／m

77、，用于x射線衍射儀旋轉(zhuǎn)陽極的密封，在3000rad／min條件下，真空度達到2.7×10-5pa。YoungSamKim用鐵鈷合金磁性液體在3.3T的外磁場下對機械的旋轉(zhuǎn)軸進行油封，當軸以30rad／s選擇時，這種裝置最高可以承受25kg／cm2的壓力。</p><p>　　磁流體密封技術(shù)的發(fā)展方向主要有:</p><p>　　(1)進一步深入研究磁流體在密封中的作用機理，研究流

78、體力學(xué)和動力學(xué)因素在振動、偏心、離心力與磁力競爭中的影響，以及在不同磁場、磁流體、極齒齒形和氣氛(如氣體、流體或塵埃)等條件下的優(yōu)化設(shè)計。</p><p>　　(2)推廣磁流體密封在各種設(shè)備中的使用，用組合密封、壓力平衡和某些特殊處理拓寬磁流體密封的應(yīng)用范圍(如線速度>35m/s、溫度>80℃、壓力>2～10MPa)。提高磁流體密封各項性能指標，加強研究機構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)的合作,把各種不同種類和性能

79、的磁流體密封推向?qū)嶋H應(yīng)用。</p><p>　　(3)以各種新材料、新工藝研制出新的具有優(yōu)異性能的磁流體，研制新的磁流體密封裝置，開拓新的研究領(lǐng)域，拓寬新的應(yīng)用領(lǐng)域。</p><p>　　2.2.1.2 磁性液體研磨</p><p>　　磁性液體研磨隨著精密機械的高性能化，對于構(gòu)成精密機械的零件及電子零件、光學(xué)零件的幾何精度要求越來越高。另外，對于各種超硬材料的精細

80、加工也提出很高的要求。近年來采用磁性液體研磨對上述各種零件進行精加工達到了比較理想的地步，對高技術(shù)發(fā)展有著重要的意義。</p><p>　　磁性液體研磨是在水或者油基磁性液體中混入粒度為數(shù)微米到數(shù)百微米的磨料，通過磁力作用使磨料強制研磨加工件的表面。加工在研磨過程中自身可以旋轉(zhuǎn)，故不管加工面是平面還是曲面均能同時研磨。與通常的加工法相比，其效率提高15倍。例如，在磁性液體中加入Cr203(粒度為3um)磨料，研磨

81、φ19×26的Ni3N4滾柱，可獲得0.005um的最小表面粗糙度，可用于精密滾柱軸承；又如加入粒度為55um的SiC磨料及采用不銹鋼錐形二具研磨內(nèi)徑<20mm的長管內(nèi)表面，可獲得0.28um／min的最大去除速率；用粒度為1um的SiC磨料PVA錐形工具，可獲得0.04um的最小表面粗糙度；為了研磨細的彎管的內(nèi)表面，用旋轉(zhuǎn)球獲得20um／min的去除速率，用振動球能達到足夠的去除率。</p><p&

82、gt;　　2.2.1.3 磁性液體阻尼</p><p>　　磁性液體阻尼器主要用以加大振動阻尼、減小共振、改善頻率特征等，其原理是當外面的非磁性殼體旋轉(zhuǎn)速度有變化時，引起內(nèi)部的磁極(包括磁鐵)和外部殼體的轉(zhuǎn)動速度差，在外磁場的作用下，使具有一定黏度和飽和磁化強度的磁性液體產(chǎn)生剪切力，這一剪切力帶動磁極轉(zhuǎn)動，直到消除于外殼的轉(zhuǎn)動速度差為止，從而減小了轉(zhuǎn)動速度變化時的輸出速度振蕩。其特點是無機械磨損、低頻小幅、外加磁

83、場的大小可以控制阻尼的大小等，目前已在步進電機、伺服電機等領(lǐng)域廣泛使用。影響磁性液體阻尼特性的因素或者說在設(shè)計磁性液體阻尼器時要考慮的主要是轉(zhuǎn)動慣量和帕匹庫常數(shù)。轉(zhuǎn)動慣量I=ρπιD4／32，帕匹庫常數(shù)B=ηSD2／t，其中，ρ為磁極密度，ι為磁極長度，D為磁極直徑，η為磁性液體的黏度，S為磁性液體與磁極的接觸面。</p><p>　　2.2.1.4 磁性液體潤滑</p><p>　　磁性

84、液體潤滑是將納米磁顆粒分散到潤滑油中來實現(xiàn)的，這里潤滑油作為磁性液體的載液(常用的載液有雙酯類和烷基奈類)。當磁性液體加入到摩擦副中時，由于內(nèi)含的納米顆粒尺寸比表面粗糙度小得多，不會引起摩擦副的磨損，而載液在摩擦副中可以起到與普通潤滑油相同的潤滑效果。除此以外，作為納米顆粒的表面改性功能可以顯著改善潤滑油的懸浮穩(wěn)定性，提高抗磨、減磨性能；作為磁性納米顆粒還可以在磁場的作用下控制潤滑位置，完全消除潤滑劑的泄漏，使摩擦區(qū)的狀態(tài)穩(wěn)定；通過合理

85、的磁場梯度設(shè)計，還可以增加磁懸浮力，提高軸承等的承載能力。磁性液體還具有很好的熱傳導(dǎo)性，在摩擦副產(chǎn)生的熱量可以很快傳出，從而可降低摩擦副的溫度，改善潤滑條件。</p><p>　　近年來，磁性液體潤滑已經(jīng)有了很多方面的應(yīng)用，比如大型設(shè)備和高精度高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動軸的軸承的潤滑、計算機硬盤驅(qū)動器軸的潤滑、機器人和精密儀器關(guān)節(jié)的潤滑、齒輪箱的傳動齒輪的潤滑等，這些都大大地提高了設(shè)備或部件的使用壽命。</p>&

86、lt;p>　　2.2.1.5 磁性液體在揚聲器上的應(yīng)用</p><p>　　由于近代音響向高品質(zhì)、高性能、數(shù)字化、微型化等方向發(fā)展，就要求提高揚聲器的動態(tài)范圍和最大聲壓水平，以滿足音響系統(tǒng)高水平的需要，為此必須提高揚聲器的輸人功率。但輸入功率的提高，會使音圈的溫度相應(yīng)上升，當超過允許值時，音圈產(chǎn)生熱破壞。如果在揚聲器空氣隙內(nèi)的音圈周圍注入磁性液體不僅可以改善音圈的散熱條件，還可以使音圈自動定位、提高揚聲器的

87、承受功率、改善頻率響應(yīng)、減少失真等。采用注入磁性液體的高音揚聲器、低音揚聲器均己商品化。目前國際上正研制專業(yè)音響中的超低音揚聲器和汽車音響用揚聲器。</p><p>　　2.2.1.6 磁性液體在分離技術(shù)方面的應(yīng)用</p><p>　　目前采用磁性液體已成功地用于比重法分離，其原理是把兩種密度不同的、需要分離的非磁性材料放人磁性液體中，然后在外加磁場的作用下使磁性液體的密度為上述兩種物質(zhì)密

88、度的平均值時，一種物質(zhì)下沉，而另一種浮起，從而達到分離目的。日本研制的比重分選機已成功地將玻璃和陶瓷分離開；俄羅斯研制出成套砂、金磁性液體分選裝置，其黃金采收率高達98.6％，處理時間縮短了1／3。根據(jù)磁性液體的懸浮特性，研制出的“磁性液體表觀密度測試儀”(已獲得發(fā)明專利)，是通過測試磁性液體的表觀密度來研究磁場的空間分布和磁場梯度測量。</p><p>　　2.2.2 磁性液體在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用</p>

89、<p>　　利用鐵氧體型磁性液體中的磁性顆粒對X射線的吸收，可以用它代替硫酸鋇作為X射線造影劑，它在胃液中極少溶解，而且可以描繪細微病變和及時診斷胃癌，比硫酸鋇具有優(yōu)越性。目前國內(nèi)研究集中在鎂鋅鐵氧體和錳鋅鐵氧體上，用于牙齒治療時X光攝影。利用磁性液體可以被磁場移動和定位，可以把磁性液體用作靶向給藥的載體，減輕治療藥物對身體其他部位的影響。德國科學(xué)家就利用磁性液體作為輔劑，使抗癌藥物借助磁液在磁場的作用下準確到達腫瘤所在位

90、置，使藥物準確地作用于病灶，提高療效，減少藥物用量，從而有效地減輕甚至避免化療對人體的副作用。目前這項實驗已在動物身上取得成功。A．Jordan，RScholz提出了一種新方法來治療腫瘤。通過外界的交變磁場控制磁液位置，利用磁性液體的人工高熱效應(yīng)(MFH)選擇性地加熱病灶，將腫瘤細胞殺死，而其他位置則不吸收外界能量。這將是一種用來治療神經(jīng)腫瘤和前列腺腫瘤的方法。</p><p>　　2.2.3 生物學(xué)上的應(yīng)用&l

91、t;/p><p>　　利用磁性液體的分離技術(shù)，可以實現(xiàn)生物活性物質(zhì)的提純，鑒別微量有機物、細胞和基因物質(zhì)。據(jù)有關(guān)報道，科學(xué)家們把煙草花葉病毒和煙草哮喘病毒分散在磁性液體中，通過施加適當磁場，成功地把生物群落如煙草花葉病毒和煙草哮喘病毒取向。采用高梯度磁分離技術(shù)，從血液中成功地分離出紅血球。使磁性微粉的懸浮液與細菌細胞相粘結(jié)，獲得比一般方法高得多的靈敏度，如利用酸性水基磁性液體可以富集肺結(jié)核菌。</p>

92、<p>　　2.2.4 其他應(yīng)用</p><p>　　除此之外，磁性液體還在許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。如：磁性液體印刷、磁性液體薄膜軸承、聲納系統(tǒng)、磁性藥物、細胞磁性分離、磁性液體人工發(fā)熱器、磁性液體渦輪發(fā)電、光學(xué)開關(guān)、磁性液體剎車等等。</p><p>　　3 發(fā)展現(xiàn)狀及前景展望</p><p>　　3.1 磁性液體的發(fā)展現(xiàn)狀</p>

93、<p>　　磁性液體的發(fā)展按納米級磁性顆粒被利用的時間順序及特性可以分為3個階段。20世紀60年代初，第一代鐵氧體磁性液體問世，60年代初期，美國宇航局將其用于宇航服和宇宙飛船可動部分的真空密封材料以及在失重狀態(tài)下液體泵的輸送等方面。1965年S.S.Pappell獲得了世界上第一個具有實用意義的制備磁性液體的專利，并用該法成功制備了庚烷、油酸和粉狀鐵磁礦的磁性膠體溶液以及其他磁性液體火箭材料。</p><

94、p>　　80年代第二代金屬磁性液體出現(xiàn)，這一階段主要是磁性液體制備技術(shù)有了突破發(fā)展和對磁性液體應(yīng)用的一些有益探索。自60年代末期以來，美國、日本、前蘇聯(lián)、英國等國家相繼開展了磁性液體技術(shù)的研究。1979年Khafal-la首次用化學(xué)共沉淀法合成了磁性液體，促進了磁性液體制備和研究的飛速發(fā)展。</p><p>　　進入90年代，日本研制出第三代氮化鐵磁性液體。第一代鐵氧體磁性液體問世解決了有無問題，第二代金屬

95、磁性液體的出現(xiàn)把磁性能提得更高[Ms:0.17T(1700Gs)]，第三代氮化鐵磁性液體既具有良好的抗腐蝕性能又具有較高的磁性能。</p><p>　　綜合磁性液體的發(fā)展階段來看，人們都是在不斷擴展磁性液體的應(yīng)用范圍、加深磁性液體特性的理論研究和高的飽和磁化強度、高穩(wěn)定性磁性液體的研制上，因此研制出高的飽和磁化強度、高穩(wěn)定性和流程短的磁性液體是各國科學(xué)家都在關(guān)注、研究和探討的主要問題。</p>&l

96、t;p>　　3.2 未來趨勢及展望</p><p><b>　　(1)未來趨勢</b></p><p>　　國際上磁性液體在生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用和利用磁性液體的基礎(chǔ)特性而出現(xiàn)的新的傳感器將是未來發(fā)展的趨勢；國內(nèi)在此方面還有相當大的差距，多數(shù)學(xué)者在應(yīng)用方面仍以磁性液體密封研究為主，制備方面也主要是鐵酸鹽(Fe3O4)系磁性液體，但氮化鐵系磁性液體比鐵酸鹽系磁性液體具

97、有更高的飽和磁化強度，又比金屬系磁性液體具有更好的穩(wěn)定性和耐腐蝕性，所以其仍是應(yīng)用者所關(guān)注的磁性液體。在制備方法上，各國學(xué)者都在努力尋找一種既能縮短制備流程，又能提高主要參數(shù)指標制備磁性液體的新方法。目前已有不少科學(xué)家正在探索在常壓條件下，利用等離子體手段，通過控制脈沖頻率、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間等在保證磁性液體狀態(tài)的前提下來縮短制備磁性液體的流程，提高產(chǎn)率，擴大應(yīng)用。現(xiàn)在這方面的研究已成為國際上磁性液體研究領(lǐng)域的前沿研究課題。</p

98、><p><b>　　(2)前景展望</b></p><p>　　自20世紀60年代發(fā)明至今，工藝技術(shù)日漸成熟，應(yīng)用也不斷擴展，它已經(jīng)成為重要的納米功能材料。隨著高性能的氮化鐵磁性液體的研制成功，會推進磁性液體在宇宙儀器、揚聲器、緩沖器、調(diào)節(jié)器、傳動器、激勵裝置以及太陽黑子、地磁、火箭和受控熱核反應(yīng)、火箭推進、磁性液體發(fā)電等方面的應(yīng)用，顯然為磁性液體的開發(fā)拓寬了思路；磁性

99、液體在生物磁學(xué)中的應(yīng)用，也為人類探索生命奧秘、攻克危害人類的疾病提供了新的手段。相信在不久的將來，隨著科學(xué)家們對磁性液體物理化學(xué)性質(zhì)的深入認識，以及對納米磁性顆粒、表面活性劑和載液的深入研究，會不斷出現(xiàn)穩(wěn)定性更好、性能更高的磁性液體，也將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，也會像半導(dǎo)體和塑料一樣廣泛得到應(yīng)用。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　1.

100、高性能磁性液體的制備難度較大</p><p>　　磁性液體的應(yīng)用領(lǐng)域和范圍主要取決于磁性液體的性能指標，要獲得既體現(xiàn)高的磁特性又能體現(xiàn)流動性的磁性液體，其制備技術(shù)難度較大，涉及納米磁性顆粒的磁性和穩(wěn)定性、表面活性劑與載液的相容性以及載液本身的局限等幾個問題，而且這些問題相互關(guān)聯(lián)、相互制約，其中最主要的是找到相應(yīng)性能的納米磁性顆粒，這就是近年來人們關(guān)注的氮化鐵納米磁性顆粒，由其制備的氮化鐵磁性液體飽和磁化強度高、穩(wěn)

101、定性好、抗氧化，但制備工藝復(fù)雜、流程沉長。</p><p>　　2.成本高制約開發(fā)應(yīng)用</p><p>　　磁性液體成本太高，lkg大約5000元，阻礙著磁性液體技術(shù)的發(fā)展。</p><p>　　3.人力、精力不集中，缺乏團隊精神</p><p>　　國際上每三年召開一屆磁性液體國際會議，我國也于2001年成立了磁性液體研究會，雖有20余家會

102、員單位，但人力、物力不集中，承擔國家自然科學(xué)基金以及“863”、“973”項目相對較少，還沒有在國內(nèi)形成力量。</p><p>　　針對以上問題提出幾點建議：</p><p>　　(1）將已經(jīng)成熟的各項技術(shù)推向市場，以此為突破口占領(lǐng)市場，同時研制出更高性能的磁性液體，進一步利用磁性液體的各項性質(zhì)開發(fā)新產(chǎn)品，使得它在各個領(lǐng)域的應(yīng)用推廣取得更大的突破。</p><p>

103、　　(2）加大資金投入、引進先進技術(shù)設(shè)備，開發(fā)能夠滿足各類工礦環(huán)境使用的磁性液體。</p><p>　　(3）成立磁液研討會，加強員工培訓(xùn)，學(xué)習先進的管理模式，在國內(nèi)形成力量。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在本文的寫作過程中，謝瑞兵老師給予了大力的幫助和指導(dǎo)，在此深表感謝！同時也感謝其他幫助和指導(dǎo)過我的老師

104、和同學(xué)。</p><p>　　最后要感謝在整個論文寫作過程中幫助過我的每一位人。 首先，也是最主要感謝的是我的指導(dǎo)老師，謝瑞兵老師。在整個過程中他給了我很大的幫助，在論文題目選定時，他首先肯定了我的題目大方向，但是同時又幫我具體分析使我最后選擇磁性液體這個具體目標，讓我在寫作時有了具體方向。在論文提綱制定時，我的思路不是很清晰，經(jīng)過老師的幫忙，讓我具體寫作時思路頓時清晰。在完成初稿后，老師認真查看了我的文章，指出

105、了我存在的很多問題。在此十分感謝謝老師的細心指導(dǎo)，才能讓我順利完成畢業(yè)論文。 其次任新民老師給我提供了很多建議，告訴我應(yīng)該注意的細節(jié)問題。他對磁性液體領(lǐng)域的專業(yè)研究和對該課題深刻的見解，使我受益匪淺。在此致以崇高的敬意和衷心的感謝！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 劉曉坤 鐘偉.《磁性液體的應(yīng)用》.2004.12.</

106、p><p>　　[2] 合肥學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版).2004年6月第14卷2期.</p><p>　　[3] 《納米磁性液體的特性及應(yīng)用》 中國粉體技術(shù)2004年11月第十卷專輯.</p><p>　　[4] 中國論文聯(lián)盟 http//www.lwlm.com.</p><p>　　[5] 任新民.磁性材料生產(chǎn)工藝技術(shù)（講義）宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院磁

107、材教研室.2005.</p><p>　　[6] 鐘偉 都有為.《磁性液體性質(zhì)及應(yīng)用》.南京：南京大學(xué)出版社.2002．</p><p>　　[7] 田民波.《磁性材料》.北京：清華大學(xué)出版社.2001:351—361．</p><p>　　[8] 王以真.《實用磁路設(shè)計》.國防工業(yè)出版社.2008.9.</p><p>　　[9] 謝瑞兵