引言
磁流體，又稱磁性液體、鐵磁流體或磁液，是一種新型的功能材料，它既具有液體的流動(dòng)性又具有固體磁性材料的磁性，是由直徑為納米量級(jí)的磁性固體顆粒、基液（也叫媒體）以及表面活性劑三者混合而成的一種膠狀[1]液體。該流體在靜態(tài)時(shí)無磁性吸引力，當(dāng)外加磁場(chǎng)作用時(shí)，才表現(xiàn)出磁性，在實(shí)際中有著廣泛的應(yīng)用，在理論上具有很高的學(xué)術(shù)價(jià)值，可廣泛應(yīng)用于磁流體密封、醫(yī)療器械、頻率調(diào)節(jié)、減震[2]、磁流體探測(cè)等領(lǐng)域。本文采用化學(xué)共沉淀法[3-4]制備了穩(wěn)定的Fe3O4鐵磁流體，對(duì)它的粘度特性進(jìn)行了分析。
1 實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)原理
Fe3O4顆粒是磁流體制備的重要組成部分，采用化學(xué)共沉淀法在鐵鹽和亞鐵鹽溶液中加入氨水，可以制備出符合要求的Fe3O4顆粒，化學(xué)方程式為：
FeCl2·4H20 + 2FeCl3·6H20 + 8NH3H20 = 24H20+ 8NH4C1 + Fe304
1.2 實(shí)驗(yàn)方法
第一步：按3：5的質(zhì)量比稱量8g FeCl2·4H2O-FeCl3·6H2O混合物，溶解在60ml水中，用玻璃棒反復(fù)攪拌，得到棕色溶液；
第二步：用堿式滴定管將氨水以3ml/min的速度加入溶液中，觀察形成Fe3O4顆粒，待其沉淀后放置于永磁鐵上，以避免大顆粒的團(tuán)聚[5]；
第三步：按體積比1：19配制成氨水-去離子水混合液，反復(fù)對(duì)Fe3O4顆粒進(jìn)行洗滌，重復(fù)第二步，直到混合溶液的pH值在9.2～9.8，沉淀分離后得到Fe3O4顆粒沉淀物及溶液共約30ml；
第四步：加入表面活性劑2.6g，超聲波振蕩約18min，取出未溶解的顆粒，重復(fù)幾次后，將混合溶液靜置冷卻至室溫，用超聲波振蕩5-8次后得到穩(wěn)定的Fe3O4鐵磁流體。
2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論
2.1 固體磁性粒子體積份額對(duì)粘度的影響
環(huán)境溫度25攝氏度，固體磁性粒子體積份額選取0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%，測(cè)量后整理數(shù)據(jù)如圖1所示。從變化曲線我們分析得知固體磁性粒子體積份額的增大會(huì)帶來粘度的增大，且增大的趨勢(shì)隨著外加磁場(chǎng)的增大而變快。
2.2 表面活性劑質(zhì)量份額對(duì)粘度的影響
環(huán)境溫度25攝氏度，固體磁性粒子體積份額為1.0%，表面活性劑質(zhì)量份額選取3%、4%和6%，外加磁場(chǎng)為0，測(cè)量后整理數(shù)據(jù)如圖2所示。從變化曲線我們分析得知表面活性劑份額的增大會(huì)帶來粘度的增大，且在一定范圍里呈現(xiàn)線性變化。
同時(shí)我們還發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)定后的粘度比也與表面活性劑質(zhì)量份額有關(guān)，表面活性劑質(zhì)量份額的減小會(huì)增大*終的粘度比，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖3所示。
2.3 溫度對(duì)鐵磁流體粘度的影響
固體磁性粒子體積份額為0.5%，表面活性劑質(zhì)量份額為3%，環(huán)境溫度選取10、20、30和40攝氏度，測(cè)量后整理數(shù)據(jù)如圖4所示。結(jié)合安德雷德粘度與溫度關(guān)系式我們發(fā)現(xiàn)，無論外界有無磁場(chǎng)作用，溫度的升高都會(huì)帶來粘度的下降，對(duì)比0Gs和147Gs情況，有磁場(chǎng)時(shí)粘度下降更快。
3 結(jié)論
本文介紹了Fe3O4鐵磁流體的制備方法，分析了鐵磁流體粘度與固體磁性粒子體積份額、表面活性劑質(zhì)量份額和溫度之間的關(guān)系，得到的相關(guān)結(jié)論可為企業(yè)應(yīng)用提供參考，具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。
