CN1649040A - 可调变粘滞度磁性液体的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁性液体的制备方法，特别是在微粒体积分数相同的情况下，制备不同粘滞度的磁性液体的方法。包括以下步骤：1.在碱性介质中，通过共沉淀法制取NFe₂O₄ (N＝Co、Fe、Mn、Ni)铁氧体磁性纳米微粒，并清洗至微粒的零电荷点；2.配制聚乙二醇(PEG)高分子酸性水溶液基液；3.在搅拌状态下，将适量NFe₂O₄ (N＝Co、Fe、Mn、Ni)纳米微粒与适当的酸性水溶液基液混合，静置一段时间，使之充分胶溶化。该方法使磁性液体粘滞度的调变可独立于磁性微粒的体积分数及磁性液体的磁化强度进行，可制备磁性微粒体积分数相同，即磁性液体磁化强度相同而粘滞度不同的磁性液体，该方法制备过程简单，易于操作。

Description

可调变粘滞度磁性液体的制备方法

                            技术领域

本发明涉及一种磁性液体的制备方法，特别是在微粒体积分数相同的情况下，制备不同粘滞度的磁性液体的方法。

                            技术背景

磁性液体是磁性纳米微粒稳定弥散于一定基液中，具有磁性和液体流动性的胶体体系。在外磁场的作用下，悬浮的磁性纳米微粒会发生整体的运动，磁性液体因此具有其它液体没有的磁控特性。作为液态的磁性物质，其粘滞度和磁化强度是两个基本的特性参数，磁性液体的各种磁控响应的速度和幅度通常与这两个参数有关。磁性液体的粘滞度由基液粘滞度和磁性微粒的体积分数(磁性微粒的体积分数＝磁性微粒体积/磁性液体体积)所决定，可表示为：

             η＝η₀f(_V)                 (1)

式中η为磁性液体的粘滞度，η₀为基液的粘滞度，_V为磁性微粒的体积分数，f(_V)是与_V有关的函数。

磁性微粒的体积分数_V也与磁性液体的磁化强度M相关：

              M＝M_S_VL(α)    α＝μ₀mH/kT       (2)

L(α)为朗之万函数，M_S为磁性微粒的饱和磁化强度，μ₀为真空磁导率，m为单个粒子的磁矩，H为外磁场强度，k为玻尔兹曼常数，T为绝对温度。

由(1)和(2)式可知，通过改变磁性微粒的体积分数及基液的粘滞度可调变磁性液体的粘滞度，但改变磁性微粒的体积分数将导致磁性液体磁化强度的变化。在现有磁性液体的制备方法中(如申请号为200310111029.9的发明专利申请)，基液为单纯的酸性水溶液，其酸浓度直接由磁性微粒的体积分数确定，故基液粘滞度的变化实际上是磁性微粒体积分数的变化，若通过改变基液粘滞度来调变磁性液体的粘滞度，实际上也是通过改变磁性微粒的体积分数来实现，这样也将导致磁性液体磁化强度的变化，故现有磁性液体的制备方法，其磁性液体的粘滞度不能独立于磁性微粒的体积分数及磁性液体的磁化强度进行调变。

                            发明内容

本发明的目的是提供一种可调变粘滞度磁性液体的制备方法，使磁性液体粘滞度的调变可独立于磁性微粒的体积分数及磁性液体的磁化强度进行。

本发明所述的可调变粘滞度磁性液体的制备方法，包括以下步骤：

(1)在碱性介质中，通过共沉淀法制取NFe₂O₄(N＝Co、Fe、Mn、Ni)铁氧体磁性纳米微粒，并清洗至微粒的零电荷点；

(2)配制酸性水溶液基液，其酸浓度C为：

                C＝Q[_V/(1_V)]×10³(mol/L)

式中Q为基液中H⁺与金属原子Fe³⁺、N²⁺(Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Ni²⁺)的摩尔比，可由实验确定，约为10^-3左右，_V为磁性微粒的体积分数；

(3)在搅拌状态下，将适量NFe₂O₄(N＝Co、Fe、Mn、Ni)纳米微粒与适当的酸性水溶液基液混合，静置一段时间，使之充分胶溶化；

所述酸性水溶液基液为聚乙二醇(PEG)高分子酸性水溶液基液。

本发明由于在酸性水溶液基液的配制中加入了聚乙二醇(PEG)高分子物质，使现有磁性液体的制备方法中单纯的酸性水溶液基液被高分子酸性水溶液代替，故通过改变基液中聚乙二醇(PEG)水溶液的质量百分比浓度，便可改变基液的粘滞度，而并未对磁性液体中磁性微粒的体积分数及磁性液体的磁化强度产生影响，故本发明所述方法使磁性液体粘滞度的调变可独立于磁性微粒的体积分数及磁性液体的磁化强度进行，可制备磁性微粒体积分数相同，即磁性液体磁化强度相同而粘滞度不同的磁性液体，该方法制备过程简单，易于操作。

                           附图说明

现结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明制备的磁性液体的粘滞度与其基液中聚乙二醇(PEG)的质量百分比浓度的关系图。

图中横坐标代表基液中聚乙二醇(PEG)的质量百分比浓度C(％)，纵坐标代表磁性液体的粘滞度η(mps)。

                            具体实施方式

不同粘滞度CoFe₂O₄磁性液体的制备

1、CoFe₂O₄磁性纳米微粒的制备

以FeCl₃·6H₂O和Co(NO₃)₂·H₂O为原料，按Fe³⁺与Co²⁺为2 1的摩尔比选取二者的水溶液进行混合，(在Co(NO₃)₂·H₂O溶液中加入少量的HCl)，然后将混合液加热至沸腾，沸腾5分钟后让其在室温下冷却，逐渐有黑色的CoFe₂O₄纳米微粒沉淀析出，用蒸馏水将CoFe₂O₄微粒沉淀清洗至pH≈7～8。

2、基液的配制

a、配制质量百分比浓度分别为1％、5％、10％、15％和20％的聚乙二醇(PEG)高分子水溶液；

b、将体积浓度为0.25mol/L的HNO₃加入聚乙二醇(PEG)高分子水溶液和纯水中，共配制6种基液。

3磁性液体合成

分别用上述6种基液在搅动状态下与上述1步骤得到的CoFe₂O₄微粒混合，静置24小时，即可配制成6种具有相同微粒体积分数(_V＝2％)而粘滞度不同的磁性液体，静置24小时。

4、磁性液体粘滞度的测定

用NDJ-1型旋转式粘度计进行磁性液体的粘滞度测量，磁性液体粘滞度与基液中的聚乙二醇(PEG)质量百分比浓度的关系如图1所示。

Claims (1)

1、可调变粘滞度磁性液体的制备方法，包括以下步骤：

(1)在碱性介质中，通过共沉淀法制取NFe₂O₄(N＝Co、Fe、Mn、Ni)铁氧体磁性纳米微粒，并清洗至微粒的零电荷点；

(2)配制酸性水溶液基液，其酸浓度C为：

           C＝Q[_v/(1 _v)]×10³(mol/L)

式中Q为基液中H⁺与金属原子Fe³⁺、M²⁺(Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Ni²⁺)的摩尔比，_v为磁性微粒的体积分数；

(3)在搅拌状态下，将适量NFe₂O₄(N＝Co、Fe、Mn、Ni)纳米微粒与适当的酸性水溶液基液混合，静置一段时间，使之充分胶溶化；

其特征在于：所述酸性水溶液基液为聚乙二醇(PEG)高分子酸性水溶液基液。