- •Физико-химические основы микро- и нанотехнологий Введение в микро- и нанотехнологию
- •1.2 Положение микро- и нанообъектов на шкале размеров, исследуемых современной наукой
- •История развития нанотехнолоий и нанообъектов
- •Терминология
- •1.1 Основные понятия и определения, используемые в микро- и нанотехнологиях
- •Магнитные жидкости (мж)
- •Ферросуспензии и их свойства.
- •1.2 Строение. Родственные соединения
- •1.3 Получение фуллеренов
- •1.4 Свойства и применение фуллеренов
- •2 Углеродные нанотрубки
- •2.1Строение и классификация нанотрубок
- •2.3 Свойства и применение углеродных нанотрубок
- •17.11.3 Физические типы кристаллических решеток
- •17.11.4 Тепловое движение в кристаллах. Теплоемкость кристаллов
- •13 Методы получения магнитных жидкостей и ферросуспензий
- •13.1 Получение магнитных жидкостей с различной дисперсной фазой
- •13.2 Технология получения магнитной жидкости методом химической конденсации
- •13.3 Методика получения магнетита и магнитных жидкостей на трансформаторном масле и керосине
- •13.4 Выбор дисперсионной среды
- •13.5 Получение магнитных жидкостей с микрокапельными агрегатами
- •14 Основные и перспективные применения нано- и микродисперсных сред
- •14.1 Применение ферросуспензий
- •14.2 Применение нанодисперсных магнитных жидкостей в науке и технике
- •Современные экспериментальные методы исследований микро- и нанодисперсных систем
- •1.1 Акустические методы исследования структуры и кинетики микро- и наносистем
- •1.1 Звуковые волны в газах, жидкостях и твердых телах
- •Волновые уравнения
- •1.2 Волновое уравнение для газов
- •Таким образом, относительное приращение давления пропорционально относительному приращению плотности.
- •Выполняя над системой уравнений преобразования, аналогичные преобразованиям системы уравнений для газов, получим волновое уравнение
- •1.4 Волновое уравнение для твёрдых тел
- •Примечание. Формулы кинетической энергии молекул газа в зависимости от числа степеней свободы
- •1.6 Отражение и прохождение звука через границу раздела двух сред
- •Поделив первое уравнение на , а второе - на получим:
- •1.7 Коэффициенты отражения и прохождения звуковых волн
- •1.10 Техника ультраакустики
- •1.10.1 Прямой и обратный пьезоэффекты
- •1.10.2 Методы измерения скорости распространения звука
- •1.11 Распространение звука в микро- и нанодисперсной системе
- •1.11.1 Скорость звука в системе абсолютно-твердые наночастицы в жидкой сжимаемой матрице. Аддитивная модель упругости микро- и нано- дисперсных систем.
- •1.11.2 Приращение скорости звука в микро- и нано- дисперсной системе за счет магнитофореза
- •1.8 Оптимизация акустических параметров микро- и нано-дисперсных систем
- •1.11.3 Диссипация упругой энергии микро- и нано- дисперсных систем за счет межфазного теплообмена
- •1.11.3.1 Физическая природа теплопроводности газов
- •1.11.3.2 Межфазный теплообмен
- •1.11.4 Диссипация акустической энергии микро- и нано- дисперсных систем за счет относительного смещения фаз
- •1.11.4.1 Проскальзывания микро- и наночастиц относительно жидкой матрицы
- •1 .11.4.2 Добавочное поглощение ультразвука в герерогенной системе за счет относительного смещения фаз
- •2. Измерение линейных и угловых размеров оптическими приборами
- •3. Рентгентовская спектроскопия и дифракция
- •2.2.5. Дифракция рентгеновских лучей
- •4. Электронная микроскопия
- •4.1 Понятие об электронной оптике
- •4.2 Электронный микроскоп
- •5 Методы и средства измерений, основанные на эффекте Мёссбауэра
- •6. Атомный силовой микроскоп
- •Физическая сущность работы асм
- •Асм при исследовании магнитных коллоидов
- •7. Cпектроскопия комбинационного рассеяния
- •Методы физико-химического анализа суспензий
- •2. Седиментация
- •Механические рычажные весы
- •Молекуляпные кластеры
- •17.11.4 Тепловое движение в кристаллах. Теплоемкость кристаллов
13.3 Методика получения магнетита и магнитных жидкостей на трансформаторном масле и керосине
Предлагаемый способ получения магнитной жидкости включает в себя следующие стадии (расчет ведется на 25 г магнетита):
Приготовление раствора FeCl3·6H2O. В стакане или колбе объемом 2-3 л готовим раствор соли. С этой целью 1,6 кг FeCl3 6H2O необходимо растворить в 2 л воды и приготовленный раствор использовать многократно. Для приготовления 25 г магнетита необходимо из приготовленного раствора взять 138 мл. Срок хранения раствора 1 месяц со дня приготовления.
Приготовление раствора соли FeSO47H2O. Необходимо 38 г соли FeSO47H2O растворить в 75 мл воды до полного ее растворения при перемешивании. При растворении раствор не нагревать, так как двухвалентное железо переходит в трехвалентное состояние.
Смешивание солей FeCl3 6H2O и FeSO47H2O, приготовленных по п.1. и п.2.
Получение магнетита. В колбе на 1 л к смеси растворов, приготовленных по п.3 при постоянном перемешивании приливаем 180 мл 25% водного раствора NH4OH. Получение магнетита происходит по реакции:
2FеСl36Н2О + Fe2SO47Н2О +8NН4ОН = Fe3O4 + 6NН4Сl + (NН4)2SO4+4Н2О
Магнетит получаем методом химической конденсации, а именно соосаждением солей 2х и 3х валентного железа (FеСl36Н2О, Fe2SO47Н2О) избытком 25% водного раствора гидроксида аммония (NН4ОН). Одним из условий получения магнетита коллоидной степени дисперсности необходимо интенсивное перемешивание растворов в момент получения магнетита с целью ограничения роста частиц.
Магнитная сепарация. Колбу с полученной водной суспензией магнетита и продуктов реакции переносим на магнит и с помощью магнитной сепарации отделяем магнетит от маточного раствора (продуктов реакции). При этом водная суспензия магнетита будет находиться внизу. Деконтацией сливаем маточный раствор в канализацию.
6. Промывка водой. К полученной водной суспензии магнетита приливаем около 1 л воды и при перемешивании осуществляем промывку суспензии 1 раз. При этом pH раствора должен быть больше 7 (щелочная среда).
7. Магнитная сеперация. Содержимое колбы ставим на магнит и деконтацией тщательно сливаем промывные воды с целью концентрирования водной суспензии магнетита.
8. Приготовление смеси олеиновой кислоты в трансформаторном масле. В стакане объемом 0,1 л готовим смесь олеиновой кислоты в трансформаторном масле в соотношении 1:1. Для этого 10 мл трансформаторного масла смешиваем с 10 мл олеиновой кислоты при нагревании до 50-60 ºС.
9. Пептизация магнетита. Водную суспензию магнетита, полученную по п.7, переносим и переливаем в стакан объемом 0,3 л и при 75-80 ºС приливаем к ней при перемешивании смесь олеиновой кислоты в трансформаторном масле с целью пептизации (стабилизации) магнетита для получения концентрата магнитной жидкости в водной среде. Процесс длится 3-5 минут при постоянном перемешивании вручную на электрической плитке.
10. Обезвоживание пасты этиловым спиртом и отбивка воды при 75-80ºС. Содержимое колбы переливаем в стакан объемом 0,3 л, сепарируем на магните, сливаем остатки воды. Затем производим обезвоживание пасты этиловым спиртом до тех пор пока после промывки концентрата МЖ (пасты) этиловый спирт не станет прозрачным (150 мл на 25 г магнетита). Процесс производим при интенсивном перемешивании палочкой вручную, подогревая смесь пасты и этилового спирта до 60-70ºС. При этом происходит окончательное обезвоживание пасты.
11. Диспергирование. Для диспергирования концентрата МЖ необходимо к нему небольшими порциями прибавлять 20 мл трансформаторного масла. С помощью палочки с фторопластовым наконечником вручную производим предварительное перемешивание. Затем стакан с технической МЖ ставим на плитку и в течение 1-2 часов производим диспергирование ее при 80-85ºС. МЖ должна быть однородной, черной и блестящей. Затем нагрев отключаем и при перемешивании на электрической мешалке МЖ охлаждаем до комнатной температуры.
12. Центрифугирование МЖ. Техническую МЖ разливаем в пластмассовые стаканы и центрифугируем с фактором разделения 6000 g в течение 1 часа.
13. Измерение параметров МЖ (намагниченность насыщения, плотность, вязкость и т. д.)