磁悬浮分散合成仪的设计与应用研究

摘要

很多理论研究和实验现象已经证明,磁场对大多数化学反应(如光化学反应、聚合反应和涉及过渡金属元素的化学反应)产生能够明显的影响作用,在磁场中合成的新材料,能够体现出有特殊的力学、光学和电学等性质。在磁场作用下进行化学反应和材料合成,已成为研究者关注的焦点。但是目前的研究主要限于在已有的充磁机磁场或小型永磁铁磁场中进行化学合成和材料性能的分析,对更适用于化学实验和材料合成领域的磁场本身缺乏探究。
　　目前,在磁性材料合成实验中磁性物质存在的特殊磁力相互作用,很难保证产物的纯度及用普通的过滤等方法进行分离。我国大多数实验室还是用简易的永磁铁提取生成物,这样方法既危险、操作不便,又很难充分将混合物分离。其次,很多反应需要在密封条件、真空或者氮气保护下进行,而现有的实验仪器很难满足这些要求,给操作带来很多不便。另外,搅拌是大多数反应必须的条件,而大多金属粒子的密度都很大,因而在溶液中存在严重的浓度差,普通的水平面旋转搅拌中,溶质主要分布在溶液底部,造成液体底部溶质浓度总大于中上部浓度,这种现象不利于溶质的进一步溶解。可见,面对目前磁场研究领域的不断扩大,由于磁场本身没有更多的创新和突破,因此无法将更多的化学、材料学和生物学等课题内容置于磁场中进行探究,限制了磁场研究的进一步拓展。所以,我们需要一种能够提供粒子在溶液中充分分散,有效降低浓度差,同时能够为合成的粒子做筛选的磁分离仪器。
　　本文从电磁基本理论出发,介绍了磁场的产生机理和场强大小,在对可用于化学反应的电磁场的不同设计方案总结的基础上,设计了基本的磁场构型,并绘制磁场仪器三视图和CAD图;在经典磁学理论的基础上,计算了最适宜的磁场装置条件;根据电磁铁设计原理,调整电磁铁极柱线圈等各项性能指标,使其能够提供均匀持续的直流电磁场;根据化学反应所需时间长、反应装置类别各异的特点,调整磁场的铁电材料和外观等参数,并适配整流器和水冷设备;结合理论参考数据,制作出磁悬浮分散合成仪的模型,并进行试验和调试,验证设计数据。在磁悬浮分散合成仪设计的基础上,探讨该仪器在材料合成、产物分离、废水处理和其它学科领域的用途。

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第一章 绪 论

1.1引 言

1.2磁场影响化学反应的机理

1.3磁场对化学产物的影响

1.4磁场的应用现状

参考文献

第二章 磁电控制理论及应用

2.1 引言

2.2 磁电基本理论

2.3标量位及控制方案

2.4磁化学现象

2.5电磁控制应用实例

参考文献

第三章 电磁数据计算与设计

3.1引言

3.2电磁场数值计算方法

3.3电磁场基本理论

参考文献

第四章 磁悬浮分散合成仪设计与模型制作

4.1引言

4.2 磁悬浮分散合成仪图纸设计及说明

4.3 制作模型

4.4总结与展望

参考文献

硕士期间论文发表及获奖情况

致谢