硅油基镝复合铁氧体磁性液体的超顺磁性能研究

摘要

硅油基磁性液体是一种液体功能材料，与水基、煤油基等传统的磁性液体相比，具有耐热性能好、化学稳定性好、低粘度、低蒸汽压等优点。文章阐述了用稀土Dy3+对铁氧体进行掺杂制备出纳米镝复合铁氧体磁粒子、经表面活性剂修饰后的磁粒子在低温下的磁性能、利用Langevin函数确定磁粒子的超顺磁性及其闭锁温度、借助匀浆和超声的分散手段将经过表面修饰的磁粒子分散在二甲基硅油中制得硅油基磁性液体的研究结果。用X射线衍射仪研究了复合磁粒子的晶相结构、用SPM扫描探针显微镜（AFM）观测复合磁粒子的形貌及粒径、用磁性测量仪测试了复合磁粒子在低温下的磁性能，确定了闭锁温度的范围、用傅立叶红外光谱仪（IR）检测复合磁粒子与表面活性剂之间的吸附方式。在复合磁粒子粒径一定的条件下，考察了表面活性剂的种类及用量、过渡液的用量对磁性液体磁性能和稳定性的影响。用正交实验确定了磁性液体中磁粒子、表面活性剂及过渡液三者之间的理想配比。用透射电镜（TEM）观测经过表面修饰的磁粒子在二甲基硅油中的分散状况及粒径、用振动样品磁强计（VSM）测试了磁性液体在常温下的磁性能。结果表明：制备磁性液体使用的复合磁粒子的适宜粒径约为15．8nm、晶相结构为面心立方尖晶石型。经过表面修饰的复合磁粒子在200．2K时的饱和磁化强度约212．5mT，随温度的降低饱和磁化强度增大，且两者之间呈近似线性关系。在不同的低温下都存在微弱的磁滞现象，且磁滞现象随温度的降低而变得更加明显。用Langevin函数计算结果表明，当复合磁粒子的温度高于142．8K时表现为超顺磁性，其闭锁温度在113．9～142．8K之间。磁性液体中磁粒子、月桂酸、过渡液三者之间的理想配比为：1g：0．1g：9mL，复合磁粒子与表面活性剂之间的吸附方式为化学吸附，在常温下磁性液体的饱和磁化强度为146．4mT、且无磁滞现象。

目录

文摘

英文文摘

声明

引 言

1 文献综述

1.1 磁性液体研究进展

1.1.1 国内方面研究现状

1.1.2 国外方面研究现状

1.2 磁性液体的组成

1.3 磁性液体的制备方法

1.3.1 热分解法

1.3.2 化学共沉淀法

1.3.3 气相—液相反应法

1.3.4 机械球磨法

1.3.5 真空蒸发法

1.3.6 电解沉积法

1.3.7 等离子法

1.4 磁性液体的特性

1.4.1 超顺磁性

1.4.2 磁粘性

1.4.3 磁热效应

1.4.4 磁光效应

1.4.5 磁浮性

1.4.6 流变性

1.4.7 声学特性

1.5 磁性液体的应用

1.5.1 磁性液体在航空航天中的应用

1.5.2 磁性液体在光学中的应用

1.5.3 磁性液体在生物医学中的应用

1.5.4 磁性液体在动态密封中的应用

1.5.5 磁性液体在润滑中的应用

1.5.6 磁性液体在矿物分离中的应用

1.5.7 磁性液体在阻尼器中的应用

1.6 课题研究的主要内容

1.7 解决的主要技术问题

1.8 主要技术路线

2 实验部分

2.1 实验材料及仪器

2.1.1 试剂

2.1.2 实验仪器

2.2 实验方法

2.2.1 镝铁氧体磁粒子的制备

2.2.2 镝铁氧体磁粒子的表面修饰

2.2.3 镝铁氧体磁粒子、磁胶粒的性能测试

2.2.4 硅油基镝铁氧体磁性液体的制备

2.2.5 磁性液体的性能测试

3 实验结果与讨论

3.1 镝铁氧体磁粒子的XRD分析

3.2 镝铁氧体磁粒子低温下的磁性能

3.3 磁粒子平均粒径的计算

3.4 镝铁氧体磁粒子的红外光谱分析

3.5 表面活性剂类型、用量及过渡液用量的选择

3.5.1 月桂酸包覆的镝铁氧体磁性液体较优配比的确定

3.5.2 月桂酸钠包覆的镝铁氧体磁性液体较优配比的确定

3.5.3 十二烷基硫酸钠包覆的镝铁氧体磁性液体较优配比的确定

3.6 磁性液体的磁性能

4 结 论

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果