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硅油基磁性液体的制备与性能研究

作 者: 段培松
导 师: 张志力
学 校: 北京交通大学
专 业: 材料加工工程
关键词: 磁性液体 纳米Fe3O4磁性颗粒 硅油 稳定性 饱和磁化强度
分类号: TM271
类 型: 硕士论文
年 份: 2014年
下 载: 9次
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内容摘要


磁性液体在密封、传感器、减振器等领域有着广泛的应用。为了满足太空复杂环境中航天器减振的需要,本文选择在高温下具有良好粘温效应的硅油为基载液,制备了硅油基磁性液体,并采用多种测试手段进行了表征,总结了最佳制备方案。硅油基磁性液体的制备难点在于纳米磁性颗粒在以基载液中的均匀分散问题,这涉及到硅油、纳米磁性颗粒与表面活性剂三者的制备、改性与匹配,核心是通过表面活性剂对磁性颗粒表面处理,使其均匀分散于硅油中。本文制备了两种表面活性剂和偶联剂改性的纳米磁性颗粒。首先用化学共沉淀法制备了Fe304纳米磁性颗粒。确定了最佳实验工艺为:反应前躯体溶液浓度为0.6mol/L,反应温度为常温,反应时间为10min。第一步包覆使用月桂酸钠作为表面活性剂,反应温度为70℃C,反应时间为1h。第二步包覆使用硅烷偶联剂,反应温度为60℃,反应时间为1h。包覆后颗粒的平均尺寸大约在9nm左右,饱和磁化强度为57.32emu/g,纳米Fe304磁性颗分散性良好。其次,用stober法制备了纳米Fe304磁性颗粒。确定了最佳实验工艺为:反应前躯体溶液浓度为0.6mol/L,第一步包覆使用正硅酸乙酯作为表面活性剂,反应温度为708℃,反应时间为6h。第二步包覆使用聚乙氧基硅氧烷,反应温度为70℃,反应时间为6h。包覆后颗粒的平均尺寸大约在9nm左右,饱和磁化强度为63.43emu/g,纳米Fe304磁性颗粒分散性良好。然后,采用超声波分散相结合的方式,以硅油为载液,采用上述两种情况下分别制备的纳米Fe304磁性颗粒研制了硅油基磁性液体,考察了磁性颗粒制备工艺的影响。结果表明,采用在水浴中使用正硅酸乙酯和聚乙氧基硅氧烷对颗粒进行包覆的实验工艺制备出能稳定存在的硅油基磁性液体,总结出磁性颗粒的粒径与基载液的结合性是决定硅油基磁性液体性能和稳定性的关键性因素。采用本实验工艺制备的硅油基Fe304磁性液体性能指标:饱和磁化强度51.13Gs,粘度(室温)111.2mPa·s;在高温条件下具有良好的粘温效应,粘度随磁场强度改变变化较小,是高温、失重环境下良好的候选材料。

全文目录


致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 绪论  11-23
  1.1 磁性液体的发展历史及现状概述  11-12
  1.2 磁性液体的分类及组成  12-14
    1.2.1 磁性液体的分类  12
    1.2.2 磁性液体的组成  12-14
  1.3 磁性液体的制备方法  14-15
    1.3.1 铁氧体系磁性液体的制备方法  14-15
  1.4 磁性液体的特性  15-20
    1.4.1 磁性液体的磁性能  15-16
    1.4.2 磁性液体的粘度  16-18
    1.4.3 磁性液体的稳定性  18-19
    1.4.4 磁性液体的浮力原理  19-20
    1.4.5 磁性液体的声学特性  20
  1.5 磁性液体的应用  20-21
    1.5.1 磁性液体密封  20
    1.5.2 磁性液体分离  20-21
    1.5.3 磁性液体扬声器  21
    1.5.4 磁性液体研磨  21
    1.5.5 磁性液体在生物医学上的应用  21
  1.6 课题来源及意义  21-23
    1.6.1 本文的课题来源  21
    1.6.2 本文的研究背景  21-22
    1.6.3 本文的研究内容  22-23
2 实验及研究方法  23-30
  2.1 实验原材料  23-24
  2.2 实验仪器设备  24
  2.3 测试与表征方法  24-29
    2.3.1 磁化强度的测试  24-26
    2.3.2 粘度的测试  26-27
    2.3.3 X射线衍射(XRD)  27-28
    2.3.4 透射电镜测试(TEM)  28-29
  2.4 实验内容  29-30
3 纳米Fe_3O_4磁性颗粒的制备及表征  30-49
  3.1 采用化学共沉淀法制备纳米Fe_3O_4磁性颗粒  30-41
    3.1.1 实验方法  31
    3.1.2 制备过程中的影响因素分析  31-33
    3.1.3 实验方案  33-34
    3.1.4 实验步骤  34
    3.1.5 结果与讨论  34-40
    3.1.6 小结  40-41
  3.2 stober法制备纳米Fe_3O_4磁性颗粒  41-49
    3.2.1 实验方法  42-43
    3.2.2 制备过程中的影响因素分析  43-44
    3.2.3 实验方案  44
    3.2.4 实验步骤  44
    3.2.5 结果与讨论  44-47
    3.2.6 小结  47-49
4 硅油基磁性液体的制备  49-58
  4.1 硅油基磁性液体的制备  49-58
    4.1.1 实验方法  49
    4.1.2 制备过程影响因素分析  49-50
    4.1.3 实验方案  50
    4.1.4 实验步骤  50-51
    4.1.5 结果与讨论  51-56
    4.1.6 小结  56-58
5 结论  58-59
参考文献  59-63
作者简历  63-65
学位论文数据集  65

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电工材料 > 磁性材料、铁氧体 > 磁性材料、铁磁材料
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