导电聚合物包覆磁性颗粒磁性液体的制备研究

摘要

磁性液体因其运动方式新颖、成本低、能耗少、无污染和适用范围广等特点而备受人们广泛的关注。在高保真扬声器、密封、减震器、磁性传感器等众多领域磁性液体均有独特的应用。为了进一步扩展其研究应用领域，本文制备了导电聚合物包覆磁性颗粒的磁性液体，这种磁性液体由于磁性颗粒表面包覆了一层导电聚合物，当对磁性液体施加磁场时，导电有机物随着磁性颗粒进行有序排列，形成导电有机物物理排列链，有望达到通过磁场控制磁性液体导电性的目的。
　　本文先在无氮气保护条件下用化学共沉淀法制备出纳米磁性颗粒，并将其制备成Massart磁性液体，熟化后通过表面原位合成法将纳米磁性颗粒用导电聚合物进行包覆制得导电有机物改性的纳米磁性颗粒，配置成相应的磁性液体。对样品采用多种测试分析手段对其结构形态和性能做了表征。具体研究内容和研究结果如下：
　　1、采用共沉淀法制备出纳米Fe3O4颗粒，并将其制备成Fe3O4Massart磁性液体，再通过原位聚合反应制备出聚苯胺包覆Fe3O4颗粒磁性液体。我们对样品进行表征分析，XRD、TEM测试表明，制备的Fe3O4颗粒粒径在10 nm左右，聚苯胺包覆Fe3O4颗粒粒径约18 nm左右，聚苯胺包覆层厚度约为4 nm，颗粒呈球状，分散性良好。FT-TR分析表明聚苯胺与Fe3O4颗粒有一定的键合作用。VSM分析表明Fe3O4颗粒的饱和磁化强度为40 emu/g，聚苯胺包覆Fe3O4颗粒的饱和磁化强度为19 emu/g，说明聚苯胺包覆Fe3O4颗粒后，在一定程度上削弱了Fe3O4颗粒的磁性能。
　　2、采用实验一制备的Fe3O4Massart前驱磁性液体，制备聚噻吩包覆Fe3O4颗粒磁性液体。XRD和TEM表征分析得出制备的聚噻吩包覆Fe3O4颗粒粒径约18 nm左右，聚苯胺包覆层厚度约为4 nm。FT-TR分析表明聚噻吩与Fe3O4颗粒有一定的键合作用，聚噻吩与Fe3O4颗粒之间为化学成键包覆。VSM分析表明Fe3O4颗粒和聚噻吩包覆Fe3O4颗粒的饱和磁化强度基本相等，但出现微弱的剩磁和矫顽力，说明聚噻吩包覆Fe3O4颗粒后，也影响其磁性能。
　　3、先用Massart法制备了Fe3+:Co2+=2:1比例的钴掺杂铁氧体前驱磁性液体，再采用原位复合技术，制备出聚噻吩包覆钴掺杂铁氧体磁性液体。XRD和TEM表征分析得出我们成功制备出钴掺杂铁氧体，其中钴掺杂铁氧体颗粒粒径在10 nm左右，聚噻吩包覆钴掺杂铁氧体颗粒粒径约20 nm左右，聚噻吩包覆层厚度约为5 nm，TEM观察颗粒基本呈球形，聚噻吩包覆层包覆均匀，分散性良好；FT-TR表明聚噻吩和钴掺杂铁氧体之间有一定的键合作用；VSM分析表明聚噻吩包覆钴掺杂铁氧体的磁化强度约为钴掺杂铁氧体的70％，聚噻吩包覆磁性颗粒后，降低了饱和磁化强度，同时剩磁和矫顽力也更明显。

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第一章 绪 论

1.1磁性液体概述

1.2磁性液体的分类及组成

1.3磁性液体的制备方法

1.4磁性液体的应用

1.5磁性液体的研究现状

1.6聚苯胺纳米复合材料的研究现状

1.7聚噻吩纳米复合材料的研究现状

1.8课题来源及研究内容

第二章 聚苯胺包覆Fe3O4磁性液体的制备

2.1实验材料

2.2实验方法

2.3结果与讨论

2.4本章小结

第三章 聚噻吩包覆Fe3O4磁性液体的制备

3.1实验材料

3.2实验方法

3.3结果与讨论

3.4本章小结

第四章 聚噻吩包覆钴掺杂铁氧体磁性液体的制备

4.1实验材料

4.2实验方法

4.3结果与讨论

4.4本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

硕士期间参与发表的论文和科研情况

致谢

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