Fe3O4磁流体的制备与性能研究

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磁流体是一种新型的液体功能材料,兼有固体材料的磁性与液体材料的流动性,具有广阔的应用前景。磁流体可分为铁氧体型,金属型和氮化铁型三类。因为生产金属型和氮化铁型磁流体的工艺设备非常复杂,而且产品本身的抗氧化能力较弱,所以在实际生产和应用中,大多数磁流体器件往往使用以Fe3O4为主的铁氧体型磁流体。本文以化学共沉淀法为主,分别采用“干法”和“湿法”制备了煤油基Fe3O4磁流体,并讨论了制备工艺对Fe3O4磁流体稳定性的影响。用XRD分析了Fe3O4颗粒的晶体结构,并用VSM测试了Fe3O4粉末的磁性能。用透射电子显微镜观察了磁流体样品的微观结构,并对磁流体样品的稳定性、磁性、零场粘度和在水平磁场下的粘度等性能进行了测试和表征。结果表明:用化学共沉淀方法制得的Fe3O4颗粒没有杂相出现,是反尖晶石结构的AB2O4型化合物,Fe3O4粉末的饱和磁化强度约为60emu/g,剩磁和矫顽力都很小,表现了较好的软磁性;透射电子显微镜照片显示了油酸与Fe3O4颗粒的体积比越大,对Fe3O4颗粒包覆越好,Fe3O4颗粒分散越均匀;样品均有不同程度的沉降发生,但是通过“干法”制备的样品较通过“湿法”制备的样品稳定性差,显示了“湿法”在制备磁流体上的优势;测试的WA、WB系列样品都表现了较好的超顺磁性,且磁流体的磁性主要与其浓度有关,一般浓度越大其磁性越高;WA系列样品符合塑性流体的特征,D系列样品除D2外也都符合塑性流体的特征;在水平磁场作用下,WA系列和WB系列各个样品的粘度随磁场的增加均有不同程度的增大,并且除了WB3样品外,其他样品粘度随水平磁场的变化近似呈幂函数的关系。
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