磁流体看起来十分坚硬,摸起来却很柔软,这到底是为什么?
个人认为最主要的原因还是由于磁流体自身化学性质所决定的,也是一中新型的功能性材料。
铁磁流体复合材料的制备方法主要有研磨法、凝胶剥离法、热分解法、放电法等。(1)研磨方法。也就是说,将磁性材料、活性剂和载液研磨成非常细的颗粒,然后通过离心或磁选分离大颗粒,从而获得所需的磁流体。这种方法是最直接的方法,但很难获得直径在300纳米以下的磁流体粒子。
然后加入分散剂和载体,搅拌使其磁性颗粒吸附在其中,最后加热后胶体和溶液分离,得到磁流体。这种方法可以获得颗粒较小的磁流体,成本不高,但仅用于制作非水载体的磁流体。热分解法。将磁性材料溶解在有机溶剂中,然后加热分解游离金属,然后加入分散剂,分离并溶解在载体中,得到磁流体。
放电方式。其原理与EDM类似。在装有工作液的容器(通常与载体相同)中,将磁性材料的粗颗粒放在两个电极之间,然后施加脉冲电压进行火花放电腐蚀,在工作液中固化成微小颗粒,过滤掉大颗粒,加入分散剂,即可得到磁流体。
磁流体又称磁性液体、铁磁性源流体或磁性液体,是一种新型功能材料,兼有液体的流动性和固体磁性材料的磁性。磁流体力学主要应用于三个方面:天体物理、受控热核反应和工业。宇宙中的恒星和星际气体是等离子体,有磁场。泵由原动机控制,驱动介质运动。它是将原动机输出的能量转化为中压比能的能量转换装置。泵主要用于输送液体,包括水、油、酸碱液体、乳液、悬浮液和液态金属,也可输送液体、气体混合物和含有悬浮固体的液体。
什么是铁磁流体?
铁磁流体(拉丁文 ferrum,意指“铁”)是一种在磁场存在时强烈极化的液体。铁磁流体由悬浮于载流体当中纳米数量级的铁磁微粒组成;其载流体通常为有机溶液或水。铁磁微粒由表面活性剂包裹以防止其因范德华力和磁力作用而发生凝聚。尽管被称为铁磁流体,但它们本身并不表现铁磁性。这是因为在外部磁场不存在的情况下,铁磁流体无法保持磁性。事实上,铁磁流体表现顺磁性,并且由于它们的高磁化率,通常被认为具有“超顺磁性”。产生铁磁流体在实际当中很难,一般要求高温及电磁浮置等条件。
如何制备四氧化三铁磁流体?
1、实验方法
(1) Fe3O4的煤油基磁性流体的制备
本实验中使用分析纯的二氯化铁、三氯化铁和氨水(NH3含量25%),按照化学共沉淀法制备Fe3O4的磁性颗粒,其化学反应方程式为
2FeCl3·6H2O+FeCl2·4H2O+8NH3·H2O= Fe3O4+8NH4Cl+24H2O (1)
制备磁性流体基液采用普通煤油,而表面活化剂选择为油酸.实验整个工艺流程分为溶解、过滤、反应、加热、分离等几个阶段,最后得到乌黑发亮的Fe3O4煤油基磁性流体.
溶解过程是用天平按质量比0.37:1称取FeCl2·4H2O 蓝绿色晶体和FeCl3·6H2O黄色晶体,再按照FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O的总量与水的质量比0.68:1溶解于水,放于烧杯中,用玻璃棒搅拌使其溶解,配制成混合溶液.为了加快溶解速度,可将盛溶液的烧杯置于热水浴锅中,待充分溶解后再置于冷水中冷却.过滤过程是将冷却后的FeCl2和FeCl3的混和溶液进行过滤操作,以除去杂质,在过滤后将得到棕色的油状溶液.反应过程是在经过过滤的FeCl2和FeCl3的混合液中用胶帽滴管逐滴加入氨水,使其发生如式(1)的化学反应.加入氨水后立即观察到有蓝黑色的Fe3O4胶粒体生成,应同时用玻璃棒或用搅拌器搅拌,使之分散均匀而不致凝聚形成大颗粒沉淀.直到不再看到有Fe3O4生成时,就说明氨水已过量,停止滴加氨水,此时得到的是蓝黑色液体.加热过程是在上述反应生成的蓝黑色溶液中加入活化剂油酸和基液煤油,搅拌使之混合均匀,将得到黑色发亮的液体.将其放置于80℃以上水浴中加热,以除去过量氨水. 加热过程中要用玻璃棒搅拌以加快除去氨水速度. 为检验氨水是否除掉,可用PH试纸放于烧杯口看其颜色变化,如显中性则证明氨水已基本除去.除氨过程中之所以要用水浴加热而不直接加热是为了防止水和煤油蒸发,除去氨水的目的则是为了使水和煤油分层.分离过程是把上述溶液转移至量筒中或试管中,静止十几分钟后,可观察到溶液分为两层. 上层乌黑发亮的胶体溶液就是Fe3O4的煤油基磁性流体,它由Fe3O4磁性颗粒、活化剂油酸和基液煤油组成. 下层无色(或略有些颜色)透明的则是水和未反应完的少量FeCl2或FeCl3的水溶液. 用吸管吸取上层黑色的胶体溶液,就得到了想要的Fe3O4的煤油基磁性流体. 如果经过加热后的溶液静止十几分钟后不发生分层现象,则说明仍有氨水未除去,可将其再倒回烧杯中继续加热.
(2) Fe3O4煤油基磁性流体的检测
制得的磁性流体样品必须进行磁性能的检测说明其磁性.Fe3O4煤油基磁性流体稳定性的测定,采用最简单的方法,是把制备的样品靠近感到有明显吸力作用的磁铁旁,看是否具有磁性.
2、实验原理
将二价铁盐(FeCl2·4H2O) 和三价铁盐(FeCl3·6H2O) 按一定比例混合,加入沉淀剂(N H3 ·H2O) ,搅拌,反应一段时间即得到纳米Fe3O4 粒子,反应式为:
Fe2 + + 2Fe3 + + 8N H3 ·H2O = Fe3O4 ↓+ 8N H+4 + 4H2O
由反应式可看出,反应的理论摩尔比为Fe2 + ∶Fe3+ = 1∶2 ,但由于二价铁离子容易氧化成三价铁离子,所以实际反应中二价铁离子应适当过量. 三、试剂及仪器
试剂和仪器:氨水,FeCl3·6H2O, FeCl2·4H2O,油酸,煤油,蒸馏水,烧杯,电动搅拌器
2、
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