水基四氧化三铁磁流体制备开题报告

全文总字数：1943字

1. 研究目的与意义

磁流体是一种具有超顺磁特性的胶体材料，是由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，它既有固体磁性材料的磁性，又有液体的流动性质，可被外界磁场控制、定位和移动，因而它在声、光、电、热、磁等方面显示出十分独特的物理特性，其研究也成为国内外热门研究课题。与其他的铁氧体纳米粒子相比，四氧化三铁纳米粒子无毒无害，具有更强的磁性、较好的生物相容性和超顺磁性，因此，被广泛应用于临床医疗。化学共沉淀法是目前制备Fe₃O₄ 颗粒最常用的方法之一。化学共沉淀法制备四氧化三铁纳米粒子时，一般需要在惰性气体保护下进行反应，以防止Fe² 被空气氧化为Fe³ ，但用惰性气体保护会使操作变得复杂。制备磁流体时，常需加入表面活性剂提高颗粒的分散性，但表面活性剂的加入会增加其粒子的粒径，导致溶液磁响应性和稳定性下降。因此，本论文通过优化制备工艺解决上述问题，在无惰性气体保护时，以空气中氧气作为氧化剂，将氧化共沉淀法和化学共沉淀法相结合制备四氧化三铁纳米粒子。研究中在沉淀后，使用超声分散，期望达到减小粒径的目的；同时，采用具有生物相容性和亲水性都较好的柠檬酸对四氧化三铁粒子进行表面改性，探讨柠檬酸用量对改性效果的影响，试图制备环境友好型的水基四氧化三铁磁流体。

2. 国内外研究现状分析

铁磁流体的研究始于20世纪30年代，1938年W.C.Elmore第一次成功制备了水基Fe₃O₄磁流体，他首先采用化学共沉淀法制备认Fe₃O₄颗粒，将其分散于水中，并在微粒表面包裹一层表面活性剂一肥皂。Elmore利用制备好的磁流体成功地观察到磁畴粉纹图形，后来用自己组装的磁性测量仪证明他制备的磁性液体的磁性符合Langevin方程。只是这种磁流体稳定性较差，难以久置。1965年，美国国家航空与航天局S.S.papell的研究的磁流体作为宇宙服和宇宙飞船可动部分的真空密封材料，以及在失重状态下液体泵输送等方面起到了非凡的作用，因而成为了人们广泛注目的新型液体材料，由此磁流体走上了应用之路。70年代开始，磁流体转入民用,其制备方法也在不断改进。相继出现了金属(Go，Fe，Ni或其合金)型磁流体、离子型磁流体、氮化铁磁流体等新型磁流体，显示出了广泛的应用前景。与此同时，人们对磁流体各种特性的理论研究也不断加深。1977年在意大利乌日涅召开了第一次有关磁流体的国际会议，1980年在伦敦召开了第二届，同年又在美国的奥兰多召开了第三届，之后，每隔三年召开一次,发表论文与专利逾千篇。

我国自七十年代开始展开对磁性液体的研究，南京大学、西南应用磁学研究所、东北工学院、哈尔滨化工所、北京理工大学、北京钢铁研究院等单位相继开展了这一领域的研制工作，取得了很大的成就其应用技术也在不断发展中，在密封、轴承方面的应用已经比较成熟。但是,由于磁流体的研究涉及到多种学科的交叉，而且国内的研究起步较晚，实力相对较弱，在磁流体的制备工艺及理论研究方面与国外还是有一定的差距。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容

1、在无惰性气体保护时，以空气中氧气作为氧化剂，将氧化共沉淀法和化学共沉淀法相结合制备四氧化三铁纳米粒子

2、在沉淀后，使用超声分散，期望达到减小粒径

4. 研究创新点

与其他的铁氧体纳米粒子相比，四氧化三铁纳米粒子无毒无害，具有更强的磁性、较好的生物相容性和超顺磁性，因此，被广泛应用于临床医疗。化学共沉淀法是目前制备Fe₃O₄ 颗粒最常用的方法之一。化学共沉淀法制备四氧化三铁纳米粒子时，一般需要在惰性气体保护下进行反应，以防止Fe² 被空气氧化为Fe³ ，但用惰性气体保护会使操作变得复杂。制备磁流体时，常需加入表面活性剂提高颗粒的分散性，但表面活性剂的加入会增加其粒子的粒径，导致溶液磁响应性和稳定性下降。因此，本论文通过优化制备工艺解决上述问题，在无惰性气体保护时，以空气中氧气作为氧化剂，将氧化共沉淀法和化学共沉淀法相结合制备四氧化三铁纳米粒子。研究中在沉淀后，使用超声分散，期望达到减小粒径的目的；同时，采用具有生物相容性和亲水性都较好的柠檬酸对四氧化三铁粒子进行表面改性，探讨柠檬酸用量对改性效果的影响，试图制备环境友好型的水基四氧化三铁磁流体。