Ферромагнитное покрытие: Свойства и применение ферромагнетиков

Свойства и применение ферромагнетиков

Рассмотрим основные области применения ферромагнетиков, а также особенности их классификации. Начнем с того, что ферромагнетиками называют твердые вещества, которые обладают при невысоких температурах неконтролируемой намагниченностью. Она меняется под воздействием деформации, магнитного поля, температурных колебаний.

Свойства ферромагнетиков

Применение ферромагнетиков в технике объясняется их физическими свойствами. Они обладают магнитной проницаемостью, которая превышает во много раз проницаемость вакуума. В связи с этим все электротехнические устройства, в которых используются магнитные поля для преобразования одного вида энергии в другой, имеют специальные элементы, выполненные из ферромагнитного материала, способного проводить магнитный поток.

Особенности ферромагнетиков

Какими отличительными характеристиками обладают ферромагнетики? Свойства и применение этих веществ объясняется особенностями внутреннего строения. Существует прямая зависимость между магнитными свойствами вещества и элементарными носителями магнетизма, в роли которых выступают электроны, движущиеся внутри атома.

Во время движения по круговым орбитам они создают элементарные токи и магнитные диполи, имеющие магнитный момент. Его направление определяется по правилу буравчика. Магнитный момент тела является геометрической суммой всех частей. Помимо вращения по круговым орбитам, электроны также движутся вокруг собственных осей, создавая спиновые моменты. Именно они выполняют важную функцию в процессе намагничивания ферромагнетиков.

Практическое применение ферромагнетиков связано с образованием в них самопроизвольных намагниченных областей, у которых параллельная ориентация спиновых моментов. Если ферромагнетик на располагается во внешнем поле, в таком случае отдельные магнитные моменты имеют разные направления, их сумма равна нулю и отсутствует свойство намагниченности.

Отличительные черты ферромагнетиков

Если парамагнетики связаны со свойствами отдельных молекул или атомов вещества, то ферромагнитные свойства можно объяснить спецификой кристаллического строения. Например, в парообразном состоянии атомы железа незначительно диамагнитны, а в твердом состоянии этот металл является ферромагнетиком. В результате лабораторных исследований была выявлена зависимость между температурой и ферромагнитными свойствами.

Например, в сплаве Гойслера, сходном по магнитным свойствам с железом, данного металла нет. При достижении точки Кюри (определенного значения температуры) ферромагнитные свойства исчезают.

Среди их отличительных характеристик можно выделить не только высокое значение магнитной проницаемости, но и связь между напряженностью поля и намагниченностью.

Взаимодействие магнитных моментов отдельных атомов ферромагнетика способствует созданию мощных внутренних магнитных полей, которые выстраиваются параллельно друг другу. Мощное внешнее поле приводит к изменению ориентации, что и приводит к усилению магнитных свойств.

Природа ферромагнетиков

Учеными была установлена спиновая природа ферромагнетизма. При распределении электронов по энергетическим слоям учитывается принцип запрета Паули. Суть его в том, что на каждом слое может находиться только их определенное количество. Результирующие значения орбитальных и спиновых магнитных моментов всех электронов, располагающихся на заполненной полностью оболочке, равны нулю.

Химические элементы, имеющие ферромагнитные свойства (никель, кобальт, железо), являются переходными элементами таблицы Менделеева. В их атомах происходит нарушение алгоритма заполнения электронами оболочек. Сначала они попадают на верхний слой (s-орбиталь), и только после его полного заполнения электроны попадают на оболочку, расположенную ниже (d-орбиталь).

Масштабное применение ферромагнетиков, основным из которых является железо, объясняется изменением строения при попадании во внешнее магнитное поле.

Подобными свойствами могут обладать только те вещества, в атомах которых существуют внутренние недостроенные оболочки. Но и этого условия недостаточно для того, чтобы вести речь о ферромагнитных характеристиках. Например, у хрома, марганца, платины также существуют недостроенные оболочки внутри атомов, но они являются парамагнетиками. Возникновение самопроизвольной намагниченности объясняется особым квантовым действием, которое сложно пояснить с помощью классической физики.

Подразделение

Существует условное подразделение таких материалов на два типа: жесткие и мягкие ферромагнетики. Применение жестких материалов связано с изготовлением магнитных дисков, лент для хранения информации. Мягкие ферромагнетики незаменимы при создании электромагнитов, сердечников трансформаторов. Отличия между двумя видами объясняются особенностями химического строения данных веществ.

Особенности использования

Рассмотрим подробнее некоторые примеры применения ферромагнетиков в разнообразных отраслях современной техники. Магнитомягкие материалы применяют в электротехнике для создания электрических моторов, трансформаторов, генераторов. Кроме того, важно отметить применение ферромагнетиков такого типа в радиосвязи и слоботочной технике.

Жесткие виды нужны для создания постоянных магнитов. В случае выключения внешнего поля у ферромагнетиков сохраняются свойства, поскольку не исчезает ориентация элементарных токов.

Именно это свойство объясняет применение ферромагнетиков. Кратко можно сказать, что такие материалы являются основой современной техники.

Постоянные магниты нужны при создании электрических измерительных приборов, телефонов, громкоговорителей, магнитных компасов, звукозаписывающих аппаратов.

Ферриты

Рассматривая применение ферромагнетиков, необходимо особое внимание уделить ферритам. Они широко распространены в высокочастотной радиотехнике, поскольку сочетают свойства полупроводников и ферромагнетиков. Именно из ферритов в настоящее время изготавливают магнитные ленты и пленки, сердечники катушек индуктивности, диски. Ими являются оксиды железа, находящиеся в природе.

Интересные факты

Интерес представляет применение ферромагнетиков в электрических машинах, а также в технологии записи в винчестере. Современные исследования свидетельствуют о том, что при определенных температурах некоторые ферромагнетики могут приобретать парамагнетические характеристики. Именно поэтому эти вещества считаются плохо изученными и представляют для физиков особый интерес.

Стальной сердечник способен в несколько раз увеличить магнитное поле, не меняя при этом силу тока.

Применение ферромагнетиков позволяет существенно экономить электрическую энергию. Именно поэтому для сердечников генераторов, трансформаторов, электрических двигателей применяют материалы, обладающие ферромагнитными свойствами.

Магнитный гистерезис

Это явление зависимости напряженности магнитного поля и вектора намагниченности от внешнего поля. Проявляется данное свойство в ферромагнетиках, а также в сплавах, изготовленных из железа, никеля, кобальта. Подобное явление наблюдается не только в случае изменения поля по направлению и величине, но и в случае его вращения.

Проницаемость

Магнитной проницаемостью является физическая величина, которая показывает отношение индукции в определенной среде к показателю в вакууме. Если вещество создает свое магнитное поле, его считают намагниченным. Согласно гипотезе Ампера, величина свойств зависит от орбитального движения «свободных» электронов в атоме.

Петля гистерезиса представляет собой кривую зависимости изменения размера намагниченности ферромагнетика, расположенного во внешнем поле от изменения размера индукции. Для полного размагничивания используемого тела нужно поменять направление внешнего магнитного поля.

При определенной величине магнитной индукции, которую называют коэрцитивной силой, намагниченность образца принимает нулевое значение.

Именно форма петли гистерезиса и величина коэрцитивной силы определяют способность вещества сохранять частичное намагничивание, объясняют широкое применение ферромагнетиков. Кратко области применения жестких ферромагнетиков, обладающих широкой петлей гистерезиса, описаны выше. Вольфрамовые, углеродистые, алюминиевые, хромовые стали имеют большую коэрцитивную силу, поэтому на их основе создают постоянные магниты разнообразной формы: полосовые, подковообразные.

Среди мягких материалов, имеющих небольшую коэрцитивную силу, отметим железные руды, а также сплавы железа с никелем.

Процесс перемагничивания ферромагнетиков связан с изменением области самопроизвольного намагничивания. Для этого используется работа, которая совершается внешним полем. Количество теплоты, образующейся в этом случае, пропорционально площади петли гистерезиса.

Заключение

В настоящее время во всех отраслях техники активно применяют вещества, обладающие ферромагнитными свойствами. Помимо существенной экономии энергетических ресурсов, благодаря применению подобных веществ можно упрощать технологические процессы.

Например, вооружившись мощными постоянными магнитами, можно существенно упростить процесс создания транспортных средств. Мощные электромагниты, применяемые в настоящее время на отечественных и зарубежных автомобильных комбинатах, позволяют полностью автоматизировать самые трудоемкие технологические процессы, а также существенно ускорить процесс сборки новых транспортных средств.

В радиотехнике ферромагнетики позволяют получать приборы высочайшего качества и точности.

Ученым удалось создать одношаговую методику изготовления магнитных наночастиц, которые подходят для применения в медицине и электронике.

В результате многочисленных исследований, проводимых в лучших исследовательских лабораториях, удалось установить магнитные свойства наночастиц кобальта и железа, покрытых тонким слоем золота. Уже подтверждена их способность переносить антираковое лекарство или атомы радионуклидов в нужную часть организма человека, увеличивать контрастность изображений магнитного резонанса.

Кроме того, такие частицы можно использовать для модернизации устройств магнитной памяти, что станет новым шагом в создании инновационной медицинской техники.

Коллективу российских ученых удалось разработать и апробировать методику восстановления водных растворов хлоридов для получения комбинированных кобальто-железных наночастиц, подходящих для создания материалов с усовершенствованными магнитными характеристиками. Все исследования, проводимые учеными, направлены на повышение ферромагнитных свойств веществ, увеличение их процентного использования в производстве.

Ферромагнитное покрытие — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Ферромагнитное покрытие

Cтраница 1

Ферромагнитное покрытие МБ служит для записи и считывания двоичной информации.  [1]

При ферромагнитных покрытиях на немагнитном основном металле сила притяжения магнита или магнитный поток возрастают с увеличением толщины покрытия, при немагнитных покрытиях на ферромагнитном основном металле сила притяжения ( и магнитный поток) уменьшаются с возрастанием толщины покрытия. С помощью специальных эталонов с известной толщиной покрытия получают зависимость показаний прибора от толщины покрытия.  [2]

Когезионную прочность ферромагнитного покрытия определяют царапанием, так как основные разрушения магнитного слоя — появление царапин на поверхности, осыпание слоя — происходят вследствие его трения о магнитные головки, а также от воздействия частиц пыли, застревающих между поверхностью ленты и головки.

Абра-зивность активного слоя ферромагнитных лент — способность изнашивать поверхность тел, с которыми активный слой соприкасается в процессе перемещения ленты.  [3]

Носителем информации является ферромагнитное покрытие, наносимое на барабаны, ленты, диски, карты. Запись осуществляется с помощью магнитной головки. Для считывания информации применяется та же магнитная головка, что и при записи.  [4]

Запись производится намагничиванием ферромагнитного покрытия, нанесенного на поверхность барабана 1 ( фиг.  [5]

Магнитная лента изготовляется путем нанесения ферромагнитного покрытия на основу из пластика. Лента для вычислительных машин отличается от обычной магнитофонной ленты только размером и качеством. Большинство лент для вычислительных машин имеет ширину 0.5 дюйма и длину 2400 футов. Скорость движения ленты под парой головок чтения — записи составляет от 18.

75 до 112.50 дюймов в секунду. При записи новой информации на ленту первая головка ( записывающая) осуществляет запись, а вторая ( считывающая) читает только что записанную информацию. Если прочитанное не совпадает с тем, что должно быть записано, то выдается сигнал об ошибке. При чтении ранее записанной информации лента проходит под теми же головками и читается ими обеими. Если результаты чтения различны, то выдается сигнал об ошибке.  [6]

Диски изготовлены из алюминия с ферромагнитным покрытием. Диаметр диска составляет около 610 мм, толщина равна 2 54 мм и расстояние между дисками 7 62 мм.  [8]

Носителем информации является магнитный диск с ф

Ферромагнитное покрытие — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Ферромагнитное покрытие

Cтраница 2

НМЛ использует в качестве носителя информации кинопленку с ферромагнитным покрытием. НМЛ может содержать 256 зон. Зоны нумеруются подряд от 0000 до 0377 в восьмеричной системе счисления.  [16]

НМЛ использует в качестве носителя информации кинопленку с ферромагнитным покрытием. Максимальная емкость одной зоны 2048 40-разрядных или 4096 20-разрядных двоичных кодов. Емкость ленты при максимальной длине ( 200 — 250 м) достигает 100000 40-разрядных двоичных кодов. Лента, склеенная в кольцо, движется в одну сторону.  [17]

При магнитной записи широко используют ацетилцеллюлозную пленку с

ферромагнитным покрытием из мельчайших зерен окиси железа и связующего вещества. Толщина ферромагнитной пленки 0 06 — 0 08 мм, стандартная ширина 6 35 и 35 мм.  [18]

Установлено, что величина проникновения магнитных силовых линий в ферромагнитные покрытия лент и барабанов составляет около 25 мкм. С уменьшением длительности импульса записи глубина проникновения уменьшается, поэтому толщина покрытия колеблется от 7 до 20 мкм.  [20]

Индуктивные датчики применяются для контроля толщины ферромагнитных листов или ферромагнитных покрытий на деталях. Маг-нитопровод такого, датчика имеет, F постоянный воздушный зазор.  [22]

Материалом для изготовления магнитных дисков служит алюминий, на который наносится

тонкое ферромагнитное покрытие. На рис. 12.11 приведена схема НМД. Диски Д укрепляются на общем валу на равном расстоянии друг от друга.  [24]

Магнитные карты ( МК) представляют собой небольшую пластмассовую карту с ферромагнитным покрытием. Наибольшую известность получили два типа МК: карты размерами 25 4X76 2 мм и 82 5X356 мм с плотностью записи 40 — 100 двоичных знаков на 1 см. Скорость считывания с магнитных карт при вводе в ЭВМ составляет 20000 зн / с, что примерно в 40 раз больше скорости считывания с перфокарт.  [25]

Вместо ленты используют также вращающийся металлический диск, либо цилиндр с ферромагнитным покрытием.  [26]

Вместо ленты может быть использован вращающийся металлический либо пл

Ферромагнитное покрытие — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Ферромагнитное покрытие

Cтраница 3

Запоминающее устройство с прямым доступом на МД представляет собой круглую алюминиевую пластину с ферромагнитным покрытием, которое наносится на обе поверхности диска. По своей конструкции МД разделяются на постоянные и сменные. Постоянные — это диски больших размеров ( диаметром около Гм), постоянно закрепленные в ВЗУ и используемые для обмена информацией с процессором той ЭВМ, в состав оборудования которой они входят.  [31]

Барабан представляет собой цилиндр из диамагнитного металла, чаще всего алюминия или его сплавов, с ферромагнитным покрытием. Диаметр барабана составляет обычно 100 — 300 мм, иногда достигает 800 мм.  [33]

Используемые носители — магнитные диски выполняются на немагнитной алюминиевой основе толщиной 2 — 2 5 мм с ферромагнитным покрытием толщиной 1 — 2 мкм, которое наносится с обеих сторон диска.  [34]

Запись чисел и их воспроизведение осуществляется с помощью специальных магнитных головок, создающих магнитное поле, которое воздействует на ферромагнитное покрытие ленты.  [35]

Видоизмененные варианты магнитных толщиномеров ( основанные, например, на измерении магнитного сопротивления покрытия) могут использоваться и для контроля толщины ферромагнитных покрытий на неферромагнитной основе.  [36]

Накопитель на магнитном диске ( НМД) представляет собой устройство для магнитной записи цифровой информации на носитель в виде диска с ферромагнитным покрытием и считывания информации с диска.

 [37]

Магнитный барабан представляет собой полый немагнитный цилиндр ( обычно из алюминия или его сплавов), на наружную поверхность которого нанесен слой ферромагнитного покрытия толщиной около 1 мкм. Каждой головке соответствует кольцевая рабочая дорожка, на которой хранится записанная информация в виде участков намагниченности того или иного направления.  [38]

В звуковом кино применяется также диацетатная и триацетатная лента шириной 35 и 17 5 мм, как сплошь покрытая ферромагнитным веществом, таи и с ферромагнитным покрытием, нанесенным в виде узких ( шириной 1 — 1 5 мм) дорожек, расположенных по бокам от поля, оставляемого для изображения кинофильма. В нок-рых магнитофонах и диктофонах вместо ленты применяются металлич. Магнитная запись сигналов в устройствах памяти электронных вычислительных машин осуществляется на вращающиеся барабаны с ферромагнитным слоем, нанесенным на боковую поверхность.

 [39]

В последующие годы в качестве носителей записи применяли, а иногда применяют и теперь, ленты из нержавеющей стали, биметаллические ленты, диски и барабаны, имеющие на поверхности ферромагнитное покрытие.  [40]

Ферромагнитные материалы — Знаешь как

Ферромагнитные материалы делятся на две группы: магнитно-мягкие и магнитно-твердые.

Магнитно-мягкие материалы применяются в качестве магнитопроводов постоянного и переменного магнитного потоков. Они обладают низким значением коэрцитивной силы (ниже 400 а/м), высокой магнитной проницаемостью и низкими потерями. К этой группе материалов относятся: техническое железо и низкоуглеродистые стали, листовые электротехнические стали, железо-никелевые сплавы с высокой проницаемостью (пермаллои) и оксидные ферромагнетики — ферриты и оксиферы.

Техническое железо с содержанием углерода до 0,04%, углеродистые стали и чугун широко применяются для магнитопроводов, работающих в постоянных магнитных полях. Техническое железо обладает высокой индукцией насыщения до 2,2 тл, высокой магнитной проницаемостью и низкой коэрцитивной силой.

Электротехнические стали — это сплавы железа с кремнием (1—4%). Путем изменения содержания кремния и применением различных технологических приемов получаются стали с широким диапазоном электромагнитных свойств.

Стали с низким содержанием кремния имеют низкую магнитную проницаемость, большую индукцию насыщения и большие удельные потери, они применяются при постоянном или переменном токе низкой частоты.

Рис. 3-27. Кривые намагничивания некоторых ферромагнитных материалов

Стали с высоким содержанием кремния применяются в тех случаях, когда нужно иметь высокую магнитную проницаемость в слабых и средних полях и малые потери от гистерезиса и вихревых токов, вследствие чего они могут работать при повышенной частоте.

Согласно ГОСТ 802-58 электротехнические стали обозначаются буквой Э и цифрами. Первая цифра обозначает процент содержания кремния, вторая характеризует магнитные свойства, третья — О обозначает холодную прокатку стали.

Кривые намагничивания некоторых ферромагнитных материалов даны на рис. 3-27.

Пермаллои представляют собой сплавы различного процентного содержания железа и никеля, а некоторые из них, кроме того, молибдена, хрома, кобальта. Это сплавы высокой магнитной проницаемости, раз в 10—50 большей, чем проницаемость листовой электротехнической стали. Эти сплавы достигают индукции насыщения при малых напряженностях поля от десятков до нескольких сотен ампер на метр.

Одни из них имеют низкую индукцию насыщения порядка 0,6—0,8 тл, другие относительно высокую 1,3—1,6 тл.

К первой группе относятся, например пермаллой Мо, содержащий 4—5% молибдена и хромистый пермаллой. Ко второй группе относятся, например пермаллой 50Н, содержащий 50% никеля, и пермаллой 65НП.

Буква П обозначает прямоугольную петлю гистерезиса (рис. 3-28). Степень прямоугольности петли характеризуется отношением остаточной индукции В_r к максимальной индукции В_м для данной петли. Это отношение достигает 0,95—0,99.

Коэрцитивная сила пермаллоев колеблется от 1 до 20 а/м.

Магнитные свойства пермаллоев в сильной степени зависят от технологии их изготовления.

Ферритами называют ферромагнитные материалы, получаемые из смеси окислов железа, цинка и других элементов. При изготовлении сердечников смесь размалывается, прессуется, отжигается при температуре порядка 1 200° С, таким образом получаются сердечники нужной формы. Ферриты обладают очень большим удельным сопротивлением, вследствие чего потери на вихревые токи чрезвычайно малы, что дает возможность применять их при высокой частоте.

Рис. 3-28. Прямоугольная петля гистерезиса

Никель-цинковые ферриты, получаемые путем термического разложения солей, получили название оксиферы или оксидные ферромагнетики; они по магнитным свойствам мало отличаются от ферритов.

Как ферриты, так и оксиферы довольно разнообразны по своим магнитным свойствам. Они обладают значительной магнитной проницаемостью на начальной части основной кривой намагничивания, незначительной индукцией насыщения 0,18—0,32 тл и малой коэрцитивной силой (8—80 a/м).

Магнитодиэлектрики это материалы, получаемые из смеси мелкозернистого ферромагнитного порошка с диэлектриком (поливинилхлорид и полиэтилен). Смесь формуется, прессуется и запекается.

Ферриты, как и другие магнитодиэлектрики, широко применяются в качестве сердечников в различных трансформаторах аппаратуры проводной и радиосвязи, в магнитных , усилителях, вычислительных машинах и в других областях техники.

Кольцевые сердечники из ферритов с прямоугольной петлей гистерезиса получили очень широкое применение, так как обладают очень ценным свойством намагничиваться под действием импульса тока до состояния насыщения и после импульса длительно сохранять остаточную индукцию, малоотличающуюся от индукции насыщения.

Магнитно-твердые материалы предназначены для изготовления постоянных магнитов самого различного назначения. Эти материалы характеризуются большой коэрцитивной силой и большой остаточной индукцией.

К магнитно-твердым материалам относятся: углеродистые, вольфрамовые, хромистые и кобальтовые стали. Они обладают коэрцитивной силой 5 000—13 500 а/м и остаточной индукцией 0,7—1 тл.

Указанные стали обладают ковкостью, поддаются прокатке и механической обработке. Они выпускаются промышленностью в виде полос или листов.

К магнитно-твердым, материалам, обладающим лучшими магнитными свойствами, относятся сплавы: ални — сплав железа, алюминия 15%, никеля 25%; алниси отличается от ални наличием кремния 1%; алнико отличается от алии наличием кобальта 7%. Они характеризуются коэрцитивной силой 20 000—60 000 а/м и остаточной индукцией 0,4—1,25 тл.

Магниты указанных сплавов изготовляются отливкой и поддаются обработке только шлифованием.

Металлокерамические магниты получают путем спекания порошков из сплавов ални и алнико, основным их достоинством является возможность получения магнитов очень малых размеров.

Статья на тему Ферромагнитные материалы

Парамагнетики⚠️: свойства, отличие от ферромагнетиков

Что такое парамагнетики

Парамагнетиками называют вещества, способные намагничиваться под действием внешнего магнитного поля в его направлении и обладающие положительной магнитной восприимчивостью, которая значительно меньше единицы.

Определение «Парамагнетизм» было введено в 1848 году Майклом Фарадеем. Ученый выполнил разделение всех веществ на несколько классов, включая парамагнетики.

Парамагнетики относят к слабомагнитным веществам. Они характеризуются собственными магнитными моментами. Если на парамагнетик действует внешнее магнитное поле, магнитные моменты ориентируются по его направлению и создают результирующее поле, превосходящее внешнее. Таким образом, вещества входят в магнитное поле. В случае, когда внешнее магнитное поле отсутствует, и парамагнетик не намагничен, благодаря тепловому движению наблюдается произвольная ориентация собственных магнитных моментов атомов вещества.

Основные свойства

Выделение парамагнетиков в отдельную категорию произошло благодаря их особенным физико-химическим характеристикам. Основными свойствами веществ являются:

• положительная магнитная восприимчивость, которая значительно меньше единицы;
• самопроизвольная намагниченность, изменяемая при воздействии сторонних факторов, наблюдается, когда температура среды не слишком высока;
• гистерезис характерен для данного типа веществ;
• притяжение магнитом в условиях мощного магнитного поля.

Отличие от ферромагнетиков, диамагнетиков

Все парамагнетики обладают собственными магнитными моментами. Данное свойство отличает их от диамагнетиков. Под воздействием высоких температур магнитные моменты начинают вращательные движения в произвольных направлениях. Если парамагнетик окружает среда с низкой температурой, магнитные моменты атомов останавливаются, что служит причиной образования структуры этих моментов в кристалле. Наиболее простым вариантом такого положения является ситуация, когда моменты выстраиваются параллельно, относительно друг друга, и ориентированы в одном направлении. Это является примером ферромагнитной структуры.  

Если парамагнетик определенного типа способен под воздействием низкой температуры создавать магнитные структуры, то такое вещество называется ферромагнетиком. Поэтому ферромагнетики можно определить, как те же парамагнетики, но с моментами атомов, направленных в одну сторону.

Виды парамагнетиков

Парамагнетики широко распространены. Вещества, обладающие соответствующими свойствами, могут несколько отличаться по характеру поведения в магнитном поле. Выделяют следующие виды парамагнетиков:

• нормальные;
• парамагнитные металлы;
• антиферромагнетики.

Парамагнитные металлы отличаются от других парамагнетических веществ отсутствием взаимосвязи между магнитной восприимчивостью моментов атома и температурным режимом. Такие вещества относятся к слабомагнитным.

Изменение парамагнетиков во внешнем магнитном поле

Наличие парамагнитного резонанса характерно для парамагнетических веществ. Опытным путем можно наблюдать при помещении парамагнетика во внешнее магнитное поле создание дополнительного магнитного поля, вектор индукции в котором перпендикулярен вектору постоянного поля. Если дополнительное поле взаимодействует с магнитным моментом атома вещества, это приводит к образованию момента сил. Парамагнитный резонанс определяется силой магнитного поля. Если оно слабое, то напряженность поля будет пропорциональна намагниченности парамагнетических веществ.

Примеры веществ парамагнетиков

Ферромагнитные и антиферромагнитные вещества могут преобразоваться в парамагнетические материалы. При этом температура должна быть больше, чем температура Кюри или Нееля, при которой наблюдается фазовый переход в парамагнитное состояние. Примеры парамагнетиков:

• алюминий;
• платина;
• щелочные и щелочно-земельные металлы и их сплавы;
• кислород;
• оксид азота;
• оксид марганца;
• хлорное железо.

Где применяются в повседневной жизни

Парамагнетики представляют собой постоянные магниты. Вещества такого типа характеризуются широкими сферами применения в технике и быту. Магниты нередко используются для изготовления разнообразных электрических приборов и оборудования.

ФЕРРОМАГНИТНЫЕ МИКРОЧАСТИЦЫ И НАНОЧАСТИЦ С ПОКРЫТИЕМ

Ферромагнитные частицы с покрытием

Доступны ферромагнитные частицы, покрытые стрептавидином и различными антителами. Все белки ковалентно связаны с магнитными частицами. Магнитные частицы с покрытием поставляются в виде суспензии в фосфатном буфере, pH 7,4, с 0,02% азида натрия (некоторые продукты также содержат 0,1% BSA). Пожалуйста, обратитесь к SpheroTECHNICAL Notes-1 (STN-1) для получения более подробной технической информации и процедур нанесения покрытия.

Кат. № Описание Концентрация Номинальный размер Размер упаковки Цена FMFc-25-5 Ферромагнитные частицы, покрытые козьим антителом против мышиных IgG (Fc) 1. 0% мас. / Об. 2,0-2,9 мкм 5 мл 270,00 FMFc-40-5 Ферромагнитные частицы, покрытые козьим антителом против мышиного IgG (Fc) 1,0% мас. / Об 4,0-4,5 мкм 5 мл 270,00 FMXA-25-5 Ферромагнитные частицы, покрытые козьим антителом против мышиного IgG (H&L), перекрестно адсорбированные с Hu, Hrs и Bov Sr Prot. 1,0% мас. / Об. 2,0-2,9 мкм 5 мл 270,00 FMXA-40-5 Ферромагнитные частицы, покрытые козьим антителом против мышиных IgG (H&L), перекрестно адсорбированные с Hu, Hrs и Bov Sr Prot. 1,0% мас. / Об. 4,0-4,9 мкм 5 мл 270,00 $ SVFM-20-5 Ферромагнитные частицы, покрытые стрептавидином 1.0% мас. / Об. 2,0-2,9 мкм 5 мл 270,00 SVFM-40-5 Ферромагнитные частицы, покрытые стрептавидином 1,0% мас. / Об. 4,0-4,9 мкм 5 мл 270,00 $ SVFM-80-4 Ферромагнитные частицы, покрытые стрептавидином 1.0% мас. / Об. 8,0-8,9 мкм 4 мл 315,00 $ SVFM-100-4 Ферромагнитные частицы, покрытые стрептавидином 1,0% мас. / Об. 10,0-13,9 мкм 4 мл 315,00 $

ФЕРРОМАГНИТНЫЕ МИКРОЧАСТИЦЫ и НАНОЧАСТИЦЫ — Spherotech

Ферромагнитные частицы

В отличие от парамагнитных частиц, которые сделаны из оксида железа, ферромагнитные частицы SPHERO ™ получают из диоксида хрома, нанесенного на однородные частицы полистирола.Эти частицы сохраняют магнетизм после воздействия магнитного поля. Частицы можно многократно и воспроизводимо размагничивать и повторно намагничивать. Ферромагнитные частицы использовались для изучения механотрансдукции через поверхность клетки и через цитоскелет путем связывания ферромагнитных частиц с рецепторами клеточной поверхности и приложения механического напряжения непосредственно к рецептору с помощью устройства для скручивания магнитной частицы на поверхности клетки.

Кат. Описание Концентрация Номинальный размер Размер упаковки Цена CFM-20-10 Карбоксильные ферромагнитные частицы 1,0% мас. / Об. 2.0-2,9 мкм 10 мл 165,00 CFM-40-10 Карбоксильные ферромагнитные частицы 1,0% мас. / Об. 4,0–4,9 мкм 10 мл 165,00 CFM-60-5 Карбоксильные ферромагнитные частицы 1,0% мас. / Об. 6.0-7,9 мкм 5 мл 165,00 CFM-80-5 Карбоксильные ферромагнитные частицы 1,0% мас. / Об. 8,0-8,9 мкм 5 мл 155,00 CFM-300-5 Карбоксильные ферромагнитные частицы 0,5% мас. / Об. 28.0-34,9 мкм 5 мл 230,00 CFM-1000-5 Карбоксильные ферромагнитные частицы 1,0% мас. / Об. 90,0-120,0 мкм 5 мл $ 275,00 CFMX-10-10 Карбоксильные ферромагнитные частицы, сшитые 1.0% мас. / Об. Гранулы ~ 1-2 мкм, неоднородные 10 мл 150,00 $

Кат. № Описание Концентрация Номинальный размер Размер упаковки Цена AFM-40-10 Аминоферромагнитные частицы 1. 0% мас. / Об. 4,0-4,5 мкм 10 мл $ 165,00

Кат. № Описание Концентрация Номинальный размер Размер упаковки Цена FCFM-2052-2 Флуоресцентные желтые карбоксильные ферромагнитные частицы 1. 0% мас. / Об. 2,0-2,9 мкм 2 мл 175,00 FCFM-4052-2 Флуоресцентные желтые карбоксильные ферромагнитные частицы 1,0% мас. / Об. 4,0–4,9 мкм 2 мл 175,00 FCFM-4056-2 Флуоресцентные Нильские красные карбоксильные ферромагнитные частицы 1.0% мас. / Об. 4,0-4,9 мкм 2 мл 175,00 FCFM-5056-2 Флуоресцентные Нильские красные карбоксильные ферромагнитные частицы 1,0% мас. / Об. 5,0-5,9 мкм 2 мл 180,00 $ FCFM-40052-2 Флуоресцентные желтые карбоксильные ферромагнитные частицы 1.0% мас. / Об. 38,0-44,0 мкм 2 мл 270,00

МАГНИТНЫЕ МИКРОЧАСТИЦЫ и НАНОЧАСТИЦЫ — Spherotech

Парамагнитные частицы

Магнитные частицы SPHERO ™ подготовлены путем нанесения слоя магнетита и полистирола на монодисперсные (т.е. однородные по размеру) частицы ядра из полистирола. В результате магнитные частицы SPHERO ™ имеют сферическую форму и парамагнитные по своей природе.Они также очень однородны по размеру. Содержание магнетита в этих магнитных частицах можно регулировать, но в целом оно составляет от 10% до 15% для частиц размером 1 микрон. Магнитные частицы можно легко отделить от суспензии магнитным способом. Эти частицы становятся немагнитными при удалении от магнита и не сохраняют заметный магнетизм даже после многократного воздействия сильного магнитного поля. Магнитные частицы SPHERO ™ можно использовать для разделения клеток, аффинной очистки, анализов ДНК-зондов, EIA с помощью магнитных частиц и т. Д.См. STN-1: Процедуры нанесения покрытия на частицы для получения информации о протоколах присоединения биологических лигандов. Для получения дополнительной информации см. Использование магнитных микрочастиц в молекулярной и клеточной изоляции.
Для загрузки: SDS для частиц парамагнитного полистирола с концентрацией 2,5% мас. / Об.

Кат. № Описание Концентрация Номинальный размер Размер упаковки Цена PM-20-10 Магнитные частицы полистирола 2. 5% мас. / Об. 2,0–2,9 мкм 10 мл $ 155,00 PM-30-10 Частицы магнитного полистирола% v 3,0–3,9 мкм 10 мл $ 155,00 PM-40-10 Частицы магнитного полистирола 2.5% мас. / Об. 4,0-4,5 мкм 10 мл $ 155,00 PM-50-10 Частицы магнитного полистирола% v 5,0-5,9 мкм 10 мл $ 180,00

1,0-1,4 1,0-1,4 Кат. Описание Концентрация Номинальный размер Размер упаковки Цена AM-10-10 Амино-магнитные частицы 2,5% мас. / Об. 1.0-1,4 мкм 10 мл $ 165,00 AM-10-100 Амино-магнитные частицы 2,5% мас. / Об. 100 мл 1320,00 $ AM-15-10 Амино-магнитные частицы 2,5% мас. / Об. 1.5-1,9 мкм 10 мл $ 165,00 AM-15-100 Амино-магнитные частицы 2,5% масс. / Об. 1,5 100 мл 1320,00 $ AM-20-10 Амино-магнитные частицы 2,5% мас. / Об. 2.0-2,9 мкм 10 мл $ 170,00 AM-20-100 Амино-магнитные частицы 2,5% масс. / Об. 9000-2 2,0 100 мл 1360,00 $ AM-30-10 Амино-магнитные частицы 2,5% мас. / Об. 3.0-3,9 мкм 10 мл $ 170,00 AM-30-100 Амино-магнитные частицы 2,5% мас. / Об 3,0-3,0-3,0 100 мл 1360,00 $ AM-40-10 Амино-магнитные частицы 2,5% мас. / Об 4.0-4,9 мкм 10 мл $ 170,00 AM-40-100 Амино-магнитные частицы 2,5% мас. / Об. 4,0 100 мл 1360,00 $ AM-60-10 Амино-магнитные частицы 1,0% мас. / Об 6.0-6,9 мкм 10 мл $ 265,00 AM-60-100 Амино-магнитные частицы 1,0% масс. / Об. 9000м2 100 мл $ 2120,00 AM-80-10 Амино-магнитные частицы 1,0% мас. / Об 8.0-9,9 мкм 10 мл $ 320,00

Кат. № Описание Концентрация Номинальный размер Размер упаковки Цена CM-025-10 Карбоксильные магнитные частицы 2.5% мас. / Об. 0,1-0,39 мкм 10 мл $ 160,00 CM-05-10 Карбоксильные магнитные частицы 2,5% v 0,4-0,69 мкм 10 мл $ 160,00 CM-08-10 Карбоксильные магнитные частицы 2. 5% мас. / Об. 0,7-0,9 мкм 10 мл $ 160,00 CM-10-10 Карбоксильные магнитные частицы 2,5% мас. v 1,0–1,4 мкм 10 мл $ 165,00 CM-10-100 Карбоксильные магнитные частицы 2.5% мас. / Об. 1,0-1,4 мкм 100 мл $ 1320,00 CM-15-10 Карбоксильные магнитные частицы 2,5% v 1,5–1,9 мкм 10 мл $ 165,00 CM-15-100 Карбоксильные магнитные частицы 2. 5% мас. / Об. 1,5-1,9 мкм 100 мл $ 1320,00 CM-20-10 Карбоксильные магнитные частицы 2,5% v 2,0–2,9 мкм 10 мл $ 170,00 CM-20-100 Карбоксильные магнитные частицы 2.5% мас. / Об. 2,0–2,9 мкм 100 мл $ 1360,00 CM-30-10 Карбоксильные магнитные частицы 2,5% v 3,0–3,9 мкм 10 мл $ 170,00 CM-40-10 Карбоксильные магнитные частицы 2. 5% мас. / Об. 4,0-4,5 мкм 10 мл $ 170,00 CM-40-100 Карбоксильные магнитные частицы 9 2,5% v 4,0-4,5 мкм 100 мл $ 1360,00 CM-50-10 Карбоксильные магнитные частицы .5% мас. / Об. 5,0-5,9 мкм 10 мл $ 235,00 CM-60-10 Карбоксильные магнитные частицы 9 2,5% v 6.0-8.0 мкм 10 мл $ 260,00 CM-60-100 Карбоксильные магнитные частицы .5% мас. / Об. 6,0-8,0 мкм 100 мл $ 2080,00 CM-80-10 Карбоксильные магнитные частицы 9 9000 2,5% v 8,0-9,9 мкм 10 мл $ 320,00 CM-100-10 Карбоксильные магнитные частицы 1. 0% мас. / Об. 10,0-13,9 мкм 10 мл 290,00 долл. США CM-150-10 Карбоксильные магнитные частицы 1,0% мас. / Об. 14,0-17,9 мкм 10 мл 320,00 $ CM-200-10 Карбоксильные магнитные частицы 1.0% мас. / Об. 18,0-22,9 мкм 10 мл $ 340,00 CM-300-10 Карбоксильные магнитные частицы 1,0% мас. / Об. 25,0-37,0 мкм 10 мл $ 340,00 CM-1000-10 Карбоксильные магнитные частицы 1.0% мас. / Об. 90,0-120,0 мкм 10 мл $ 375,00

900.5% мас. / Об. Кат. № Описание Концентрация Номинальный размер Размер упаковки Цена PMS-20-10 Магнитные частицы полистирола, гладкая поверхность 2.5% мас. / Об. 2,0–2,9 мкм 10 мл $ 165,00 PMS-30-10 Частицы магнитного полистирола с гладкой поверхностью % мас. / об. 3,0–3,9 мкм 10 мл $ 175,00 PMS-40-10 Магнитные частицы полистирола, гладкая поверхность 4,0-5,0 мкм 10 мл $ 180,00

% мас. / об. $98 Кат. № Описание Концентрация Номинальный размер Размер упаковки Цена CMS-30-10 Карбоксильные магнитные частицы, гладкая поверхность 2.5% мас. / Об. 3,0–3,9 мкм 10 мл $ 185,00 CMS-30-100 Карбоксильные магнитные частицы с гладкой поверхностью 2,5 % мас. / об. 3,0–3,9 мкм 100 мл $ 1480,00 CMS-40-10 Карбоксильные магнитные частицы, с гладкой поверхностью .5% мас. / Об. 4,0-5,0 мкм 10 мл $ 185,00 CMS-40-100 Карбоксильные магнитные частицы, гладкая поверхность 4,0-5,0 мкм 100 мл $ 1480,00 CMS-80-10 Карбоксильные магнитные частицы, гладкая поверхность 1.0% мас. / Об. 8,0-9,9 мкм 10 мл 340,00 CMS-200-10 Карбоксильные магнитные частицы, гладкая поверхность 1,0% мас. / Об. 18,0–22,9 мкм 10 мл 9002 10 мл

Кат. Описание Концентрация Номинальный размер Размер упаковки Цена AMS-40-10 Амино-магнитные частицы, гладкая поверхность 2,5% мас. / Об. 4.0-5,0 мкм 10 мл $ 190,00 AMS-40-100 Амино-магнитные частицы, гладкая поверхность 2,5% мас. / Об. 4,019 900 -5,0 мкм 100 мл $ 1520,00

Кат. № Описание Концентрация Номинальный размер Размер упаковки Цена AMS-40-10H Амино-магнитные частицы, гладкая поверхность, с высоким содержанием железа 2.5% мас. / Об. 4,0-5,0 мкм 10 мл 205,00 $

Кат. № Описание Концентрация Номинальный размер Размер упаковки Цена PMX-40-10 Магнитные частицы, сшитые 2.5% мас. / Об. 3,0-6,0 мкм гранулы, неоднородные 10 мл $ 120,00

Кат. № Описание Концентрация Номинальный размер Размер упаковки Цена AMX-10-10 Амино-магнитные частицы, сшитые 2.5% мас. / Об. 1,0-2,0 мкм 10 мл $ 145,00 AMX-10-100 Амино-магнитные частицы, сшитые 2,5% мас. / Об. 1,0-2,0 мкм 100 мл $ 1160,00 AMX-30-10 Амино-магнитные частицы, сшитые 2.5% мас. / Об. 3,0-3,9 мкм 10 мл 145,00 AMX-40-10 Амино-магнитные частицы, сшитые 2,5% мас. / Об. Гранулы 3,0-6,0 мкм 10 мл $ 145,00 $ 145,00 AMX-150-5 Амино-магнитные частицы, сшитые 1.0% мас. / Об. 13,0-17,9 мкм 5 мл $ 320,00

,00 $ 370,00 Кат. № Описание Концентрация Номинальный размер Размер упаковки Цена CMX-10-10 Карбоксильные магнитные частицы, сшитые 2.5% мас. / Об. 1,0–2,0 мкм 10 мл $ 145,00 CMX-10-100 Карбоксильные магнитные частицы 9000 9000, сшитые 9000 8000 2,5% мас. / Об. 1,0-2,0 мкм 100 мл $ 1160,00 CMX-40-10 Карбоксильные магнитные частицы, сшитые 2.5% мас. / Об. Гранулы 3,0-6,0 мкм, неоднородные 10 мл 145,00 CMX-200-10 Карбоксильные магнитные частицы, сшитые 1,0% мас. / Об. 18,0-22,9 мкм 10 мл 340,00 CMX-300-10 Карбоксильные магнитные частицы, сшитые 1.0% мас. / Об. 25,0-37,0 мкм 10 мл 340,00 CMX-100-10 Карбоксильные магнитные частицы, сшитые 1,0% мас. / Об. 90,0-120,0 мкм 10 мл

Кат. Описание Концентрация Номинальный размер Размер упаковки Цена EM-05-10 Магнитные частицы эпоксидной смолы 2,5% мас. / Об. 0.4-0,6 мкм 10 мл 175,00 EM-20-10 Магнитные частицы эпоксидной смолы 2,5% мас. / Об. 2,0-2,9 мкм 10 мл 175,00 $ EM-20-100 Магнитные частицы эпоксидной смолы 2.5% мас. / Об. 2,0-2,9 мкм 100 мл 1400,00 EMS-30-10 Магнитные частицы эпоксидной смолы, гладкая поверхность 2,5% мас. / Об. 3,0-3,9 мкм 10 мл 175,00 $

Кат. Описание Концентрация Номинальный размер Размер упаковки Цена HEMAM-300-10 Сополимерные магнитные частицы HEMA и полистирола 1.0% мас. / Об. 25,0-37,0 мкм 10 мл 350,00 $ Техническая информация для загрузки: STN-20 — Методы активации гидроксильных магнитных частиц

Кат. № Описание Концентрация Номинальный размер Размер упаковки Цена GLM-300-10 Магнитные частицы альдегида 1.0% мас. / Об. 25,0-37,0 мкм 10 мл 360,00

Кат. № Описание Концентрация Номинальный размер Размер упаковки Цена DEM-30-10 Магнитные частицы диэтиламино 2.5% масс. / Об. 3,0–3,9 мкм 10 мл $ 170,00

Кат. № Описание Концентрация Номинальный размер Размер упаковки Цена DM-30-10 Магнитные частицы диметиламино 2.5% масс. / Об. 3,0–3,9 мкм 10 мл $ 170,00

Кат. № Описание Концентрация Номинальный размер Размер упаковки Цена HEMS-30-10 Гидроксиэтил-магнитные частицы, гладкая поверхность 2.5% мас. / Об. 3,0–3,9 мкм 10 мл $ 185,00

Кат. № Описание Концентрация Номинальный размер Размер упаковки Цена JAM-025-10 JEFFAMINES ® Магнитные частицы 1.0% мас. / Об. 0,1-0,39 мкм 10 мл 185,00 $ JAM-30-10 JEFFAMINES ® Магнитные частицы 2,5% мас. / Об. 3,0-3,9 мкм 10 мл 185,00 $ JAMS-30-10 JEFFAMINES ® Магнитные частицы, гладкая поверхность 2.5% мас. / Об. 3,0–3,9 мкм 10 мл $ 200,00

Марганцево-цинковые шпинельные ферритовые наночастицы и ферритные жидкости

2 1. Введение

02

1. Введение 935 материалы с магнитными свойствами. По кристаллической структуре ферриты в основном делятся на шпинели, гексаферриты, гранаты и перовскиты. Шпинель — это первый класс среди этих ферритов, имеющих минеральную структуру со значительными магнитными свойствами.Наночастицы и феррожидкости шпинелевых ферритов используются в биодатчиках, преобразователях, накопительных устройствах, устройствах преобразования энергии, поглотителях тепла и генераторах, амортизаторах, смазочных материалах, магнитооптических устройствах и т. Д.

Среди всех типов ферритов ферриты-шпинели легко формировать с контролем размера их наночастиц. Феррит Mn-Zn (MZF) — это обобщенный мягкий феррит-шпинель, имеющий высокую намагниченность и насыщающийся при низком приложенном магнитном поле. В данной работе была проведена оптимизация процедур синтеза для получения стабильных наночастиц и феррожидкостей ферритов Mn-Zn шпинели.Структурные и магнитные свойства наночастиц и магнитная вязкость феррожидкостей MZF были изучены, чтобы понять корреляцию между физическими свойствами наночастиц и поведением потока феррожидкости в приложенном магнитном поле.

2. Синтез наночастиц феррита шпинели

Существует несколько методов синтеза наночастиц феррита, а именно: фотосинтез, микроэмульсия, золь-гель, гидротермальный, шаровой мельницы, соосаждение, методы на основе катализаторов и так далее обсуждается в литературе [1–4].

В этой работе наночастицы Mn _{1- x} Zn _x Fe ₂ O ₄ (MZF) с x = 0–1 были синтезированы мягким химическим подходом -Метод осаждения [5–10]. Для синтеза были выбраны соли металлов с высокой растворимостью около комнатной температуры, то есть MnCl ₂ , ZnSO ₄ и FeNO ₃ . Соли металлов в стехиометрическом мольном соотношении растворяли в дистиллированной воде, и смесь нагревали при 353 К.Размер наночастиц контролировали путем контроля молей ионов OH ^— в растворе ( n ) в соответствии со следующей химической формулой:

(1-x) Mn2 ++ x Zn2 ++ 2 Fe3 ++ n OH- → Mn1-xZnxFe2O4 + h3OE100

Раствор промывали дистиллированной водой до достижения pH = 7 и суспензию нагревали при 373 К для получения наночастиц MZF. Наночастицы MZF разного состава в Mn _{1- x} Zn _x Fe ₂ O ₄ с x = 0, 0.25, 0,5, 0,75 и 1 были синтезированы.

3. Синтез феррожидкости из феррита шпинели

Свойства феррожидкости зависят от гидродинамического распределения магнитных наночастиц. Следующие феррожидкости были синтезированы с использованием наночастиц MZF:

1. Феррожидкости с дисперсией суперпарамагнитных (SPM) наночастиц (без покрытия поверхности) в этиленгликоле.

2. Феррожидкости с дисперсией ферромагнитных наночастиц в различных коллоидах с подходящим поверхностным покрытием наночастиц.

Поиск подходящего коллоида необходим для стабильности феррожидкости в различных технологических применениях. Ряд коллоидов, свойства которых перечислены в таблице 1, были использованы для синтеза различных феррожидкостей MZF с использованием методов, описанных в литературе [11–15].

60114

S. No.	Коллоидный	Динамическая вязкость коллоида при 300 К (мПа. С)	Плотность (г / мл)	Давление пара (кПа)
1	Этиленгликоль	16.2	1,1	0,5
2	Толуол	0,55	0,86	8,7
3	Керосин	1,64	0,78			0,8	1	4,3
5	Парафиновое масло	от 25 до 80	1,1	0,5

Таблица 1.

Свойства коллоидов, используемых для изготовления феррожидкостей.

Синтезированные (MZF) феррожидкости перечислены в таблице 2. Эти феррожидкости были исследованы на предмет их магнитовязкостных свойств. В таблице представлены три категории феррожидкостей:

936 M1936 M1936 936 Z Zn _0,25 Fe ₂ O ₄ (SPM) 033 12

Название феррожидкости	Состав и магнитные свойства наночастиц	Коллоидный	Поверхностно-активное вещество
12
Этиленгликоль	Не используется
MFW	MnFe 2 O 4 (FM)	Вода	Вода метиламмиак (ТМА)
MFK		Керосин	Олеиновая кислота
MFT		Толуол	Олеиновая кислота
935 MZF
MZF Zn 0,25 Fe 2 O 4 (FM)	Вода	TMA
MZFK		Керосин	Олеиновая кислота
MZ19
M	Олеиновая кислота
MZFP1		Парафиновое масло	Олеиновая кислота
MZFP2	Mn 0,9 Zn 0,1 Fe 2 935 935 935 Fe 2 935 936 O масло	Олеиновая кислота

Таблица 2.

В данной работе исследуются различные феррожидкости на основе MZF.

1. Феррожидкости на основе этиленгликоля, синтезированные из SPM Mn _0,75 Zn _0,25 Fe ₂ O ₄ наночастиц.

2. Феррожидкости на основе воды, керосина и толуола, синтезированные с наночастицами Mn-феррита (MF), покрытыми поверхностно-активным веществом.

3. Феррожидкости, синтезированные с использованием покрытого поверхностно-активным веществом Mn _0,75 Zn _0,25 Fe ₂ O ₄ наночастиц в воде, керосине, толуоле и парафине и Mn _0.9 Zn _0,1 Fe ₂ O ₄ наночастиц в парафине.

4. Структурные и магнитные свойства наночастиц феррита шпинели

Обычно химическая формула феррита шпинели выражается, где Me представляет ион двухвалентного металла (например, Fe ²⁺ , Ni ²⁺ , Mn ²⁺ , Mg ²⁺ , Co ²⁺ , Cu ²⁺ и т. Д.) И ‘ i ‘ — параметр инверсии, который равен 0 для нормальной шпинели и 1 для обратной шпинели.Обратный параметр изменяется от 0 до 1 для смешанной шпинели. Ионные радиусы катиона, эффект кристаллического поля, ионный заряд и т. Д. Являются основными факторами распределения катионов в наночастицах ферритов шпинели. В кубической плотноупакованной структуре шпинели элементарная ячейка имеет 32 октаэдрических позиции (B-позиция) и 64 тетраэдрических позиции (B-позиция), из которых только 16 октаэдрических позиций и восемь тетраэдрических позиций заняты.

Синтезированы наночастицы феррита Mn-Zn различного размера и состава.Их структурные свойства изучены методом рентгеновской дифракции (XRD). Морфологические и микроструктуры этих наночастиц были проанализированы с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ). Магнитные свойства наночастиц были изучены путем измерения намагниченности как функции температуры и приложенного магнитного поля, спектров M, ( Тл, H ) и температурно-зависимого ферромагнитного резонанса (ФМР).

Наночастицы MZF различных размеров были синтезированы путем варьирования отношения ионов металла к гидроксиду ( r = Me / OH ^— ) методом соосаждения [16].Значение r изменялось от 0,375 до 0,17. Картины XRD всех образцов (рисунок 1, слева) анализируются с использованием метода уточнения Ритвельда. Структурные уточнения соответствуют однофазной структуре шпинели с пространственной группой Fd3 «m с помощью программы Fullprof для рентгенограммы [17, 18]. Структурные параметры (параметр решетки (а), размер кристаллитов, деформация и т. Д.) извлекаются из подгонок. Координаты положения атомов A-, B- и O-узлов: (1/8, 1/8, 1/8), (1/2, 1/2, 1/2) и ( 1/4 + u , 1/4 + u , 1/4 + u ) соответственно.Здесь u — параметр сдвига координаты положения кислорода. Размер кристаллитов и деформация рассчитываются по графику Вильямсона-Холла для рентгенограммы (см. Таблицу 3). Поскольку ионные радиусы Mn ²⁺ сравнимы по координации октаэдрических и тетраэдрических узлов, поэтому Mn-феррит (MF) показывает больше феррита, обращенного шпинелью.

936

Содержание цинка	0		0,25		0.5		0,75		1
S. No	D (нм)	a (Å)	D (нм)	a (Å)	D (нм)	a (Å)	D (нм)	a (Å)	D (нм)	a (Å)
1	32	8,483	7	8,411	8,418	3	8,439	2	8,461
2	60	8.478	10	8,427	5	8,410	4	8,431	5	8,451
3	104	8,477	11	8,412	8,34018	7	8,412	5	8,419	9	8,447

Таблица 3.

Здесь приведены параметр решетки (a) и размер кристаллитов D, определенные методом XRD для различных составов Mn _{1- x} Zn _x Fe ₂ O ₄ с наночастицами x = 0–1 (MZF).

Рис. 1.

Рентгенограмма (слева) и намагниченность как функция температуры при 100 Э (справа) наночастиц MZF для различного содержания Zn.

Параметр решетки наночастиц MZF с x = 0, 0,5, 0,75 и 1 уменьшается с увеличением размера наночастицы. Это указывает на сжатие решетки из-за уменьшения беспорядка решетки с увеличением размера наночастиц. У наночастиц есть несколько типов нарушений, таких как недостаток кислорода, нарушения решетки, оборванные связи и так далее.Отмечено, что расширение решетки происходит с уменьшением размера наночастиц [19]. Однако в настоящем исследовании параметр решетки наночастиц MZF с x = 0,25 сначала увеличивается, когда размер частиц увеличивается с 7 до 10 нм, а затем уменьшается при дальнейшем увеличении размера частиц. Наночастицы размером 7 нм имеют примесную фазу (фаза Fe ₃ O ₄ из-за орторомбической структуры). Вторичная примесная фаза разделяет решетку.Значит, у этих наночастиц меньше параметр решетки. Но в целом результирующий объем элементарной ячейки из обеих фаз будет выше.

Изменение размера кристаллитов наночастиц MZF в зависимости от содержания Zn показано на рисунке 2 (слева). Резкое уменьшение размера кристаллитов происходит при x = 0,25. Это объясняется тем, что когда ионы Zn ²⁺ замещаются в Mn-феррите, это вызывает изменение от смешанной шпинели к нормальной структуре шпинели. Ионы Zn ²⁺ предпочитают занимать тетраэдрическую позицию из-за своей стабильной валентности и размера иона.Уменьшение размера кристаллитов незначительно при дальнейшем увеличении содержания Zn. На рисунке 3 (справа) показано изменение параметра решетки в зависимости от содержания Zn в наночастице MZF. Параметр решетки уменьшается, когда x увеличивается от 0 до 0,5, а затем увеличивается, когда содержание Zn увеличивается с 0,5 до 1. Это происходит из-за перехода от смешанной шпинельной фазы к нормальной шпинельной фазе, когда x увеличивается от 0 до 0,5. Наночастицы MZF снова возвращаются в фазу смешанной шпинели, когда x увеличивается с 0.5 к 1. Это объясняется образованием нанофаз из-за наличия нарушений решетки в системе наночастиц.

Рис. 2.

Изменение размера кристаллитов (слева) и параметра решетки (справа) в зависимости от содержания Zn в наночастицах MZF.

Рис. 3.

Микрофотографии ПЭМ наночастиц ZnFe2O4 с размером кристаллитов 5 нм.

Температурная зависимость намагниченности M ( T ) Mn-феррита и Mn _0.75 Zn _0,25 Fe ₂ O ₄ наночастиц, измеренных при H = 100 Э (см. Рисунок 1, справа), показывает бифуркационную (необратимую) температуру ( T _irr ). Значение T _irr является высоким (> 350 K) для наночастиц Mn-феррита. Необратимость также зависит от размера кристаллов. T _irr исчезает, когда в наночастицы Mn-феррита добавляют содержание Zn x = 0,25. Это указывает на уменьшение ферромагнитных взаимодействий из-за резкого уменьшения размера при добавлении Zn и изменение распределения катионов, на которое влияют структурные изменения.При дальнейшем увеличении содержания Zn размер кристаллитов становится меньше критического суперпарамагнитного размера. Отдельная суперпарамагнитная частица или система монодисперсных наночастиц показывает температуру перекрытия-блокирования ( T _B ) и необратимую температуру на графиках M ( T ). Если принять во внимание распределение наночастиц по размерам, каждый размер частиц будет иметь значение T _B . Результатом будет распределение в T _B -значении.Распределение частиц по размерам и магнитной анизотропии объясняется термомагнитными графиками в более ранних сообщениях [20–22]. Значение T _B также зависит от магнитного поля, используемого в режиме FC-ZFC, и времени измерения. Это связано с медленной релаксацией спинов вблизи заблокированного состояния. Распределение размеров можно найти по модели Нила. Эта модель объясняет релаксацию невзаимодействующих однодоменных наночастиц, испытывающих одноосную анизотропию. Одноосная анизотропия дает двухъямный потенциал в двух направлениях ориентации спинов.Ямы разделены энергетическим барьером E _B для преодоления термической активации со временем релаксации [23]. Время релаксации: τ = τ0exp (EB / kBT), тогда как 1 / τ ₀ — частота попыток. В пределе малого поля: EB = KeffV, где K _eff — эффективная константа анизотропии, а V — объем частицы. Распределение объема f ( V ) можно оценить по графику M _ZFC (термомагнитный график в режиме охлаждения без поля).Тогда M _ZFC можно записать в терминах распределения T _B, , то есть f ( T _B ) следующим образом:

mZFC (T) = HmS2 ( T) 3kBT∫0Tf (TB) dTBE103

Уравнение подразумевает tof (TB) αddT (TmZFC (T))

Это уравнение модифицируется следующим образом с учетом логнормального распределения размеров f ( D ) [21]:

f (D) = f0 (1 / TB2) ddT (TmZFC (T)) E102

Уменьшение T _B наблюдается на участках M ( T ) участка суперпарамагнитные наночастицы MZF (рис.1, справа) при увеличении содержания Zn от 0.5 к 1. Это связано с уменьшением размеров и созданием ближнего магнитного порядка в наночастицах. Сдвиг значения T _B объясняется образованием магнитного кластера и его распределением по размерам [24–28]. Значение T _B и T _irr будут перекрываться для наночастиц малого размера, тогда как для частиц большого размера они заметно различаются. Это объясняется наличием узкого распределения по размерам у меньших наночастиц по сравнению с большими наночастицами [29–31].Результаты M ( T ) хорошо согласуются с распределениями по размерам, полученными при анализе данных ПЭМ. Равномерное распределение частиц по размерам наблюдается в наночастицах ZnFe ₂ O ₄ с размером кристаллитов 5 нм при анализе микрофотографии просвечивающего электронного микроскопа (ПЭМ), как показано на рисунке 3.

Рисунок 4 (слева) показывает петли магнитного гистерезиса. Графики M ( H ) наночастиц MZF при 5 и 325 K. Эти графики демонстрируют мягкое ферримагнитное поведение для Mn-феррита и Mn _0.75 Zn _0,25 Fe ₂ O ₄ наночастиц [32]. Коэрцитивная сила больше для наночастиц Mn _0,75 Zn _0,25 Fe ₂ O ₄ по сравнению с Mn-ферритом при 5 и 325 К. Это указывает на то, что размер домена более эффективен для медленного движения доменной стенки в Mn. _0,75 Zn _0,25 Fe ₂ O ₄ наночастиц из-за немагнитного включения Zn в Mn-феррит. Но намагниченность насыщения не сильно изменилась при x = 0.25 допинг. Здесь отношение поверхности к объему играет более важную роль, поскольку размер кристаллитов уменьшается с 104 до 11 нм, когда содержание Zn изменяется от 0 до 0,25. Кроме того, Mn-феррит представляет собой феррит-шпинель кубической формы с частично обратной структурой шпинели. Межподрешеточные сверхобменные взаимодействия катионов на (A – B) намного сильнее, чем (A – A) и (B – B) внутриподрешеточные обменные взаимодействия. Таким образом, распределение катионов играет главную роль в магнитных свойствах наночастиц Mn-феррита.Легирование Zn в феррите Mn уменьшает размер кристаллитов из-за структурных изменений в сторону нормальной структуры шпинели. Но суммарная намагниченность не уменьшается из-за уменьшения намагниченности A-подрешетки. Таким образом, ферримагнетизм не показывает большого изменения намагниченности насыщения.

Рис. 4.

Графики M (H) при 5 и 325 К (слева) и спектры ФМР (справа) наночастиц MZF с различным содержанием Zn.

Графики M ( H ) наночастиц MZF с содержанием Zn 0.5, 0,75 и 1, имеющие средний размер кристаллитов 5 нм, показывают нулевую коэрцитивную силу при 325 К и небольшую коэрцитивную силу при 5 К. Это связано с тем, что спины ниже температуры блокировки не релаксируют. Это можно объяснить скошением спина и поверхностным спиновым беспорядком в наночастицах [33, 34]. Коэрцитивная сила при 5 K уменьшается с увеличением содержания Zn от 0,5 до 1. Таким образом, можно ожидать снижения температуры блокировки с увеличением содержания Zn. Форма кривой намагничивания также зависит от времени измерения и релаксации Нееля наночастиц.Графики M ( H ) показывают изменение M _S , которое связано с влиянием катионной стехиометрии и занятости катионов в определенных центрах. Кроме того, случайный наклон спинов поверхности частиц и эффекты ненасыщенности из-за случайного распределения частиц также ответственны за форму графиков M ( H ). Спектры ферромагнитного резонанса, показанные на Рисунке 4 (справа), подтверждают увеличение ферромагнитного компонента по мере уменьшения содержания Zn в MZF.На это указывает прогрессивное смещение пика плеча в сторону более низкого значения поля с уменьшением содержания Zn в MZF.

5. Исследование магнитных свойств ферритов-шпинелей на основе мессбауэровских исследований

Мессбауэровские измерения наночастиц MZF были выполнены при комнатной температуре в геометрии пропускания с использованием ядер ⁵⁷ Fe. Мессбауэровский спектр наночастиц Mn-феррита с размером кристаллитов 104 нм разделен на два секстета и один дублет (рис. 5).Эта система является мягким ферромагнитом при комнатной температуре. Два секстета происходят из двух разных координат Fe.

Рис. 5.

Мёссбауэровские спектры Mn-феррита и наночастиц Mn0.75Zn0.25Fe2O4.

Секстет 1 имеет значение сверхтонкого поля 478 кЭ, а отсутствие квадрупольного расщепления указывает на октаэдрическую координацию узла Fe с кубической симметрией с валентным состоянием 3+. Секстет 2 имеет значение сверхтонкого поля 452 кЭ с квадрупольным расщеплением 0,009 мм / с из-за валентного состояния 3+ Fe в тетраэдрической координации [35–37].Кроме того, наблюдается дублет относительной площади около 22%, и это связано с существованием магнитных частиц небольшого размера, демонстрирующих суперпарамагнитное поведение.

Когда 25 мол.% Zn ( x = 0,25) вводится в наночастицы Mn-феррита (с размером кристаллитов 11 нм), мессбауэровские спектры аппроксимируются одним разрешенным секстетом и одним дублетом с относительной площадью 67 и 33% соответственно. Секстет имеет значение сверхтонкого поля 385 Э с квадрупольным расщеплением 0.055 мм / с. Это указывает на возможность тетраэдрической координации ионов Fe ³⁺ . Мессбауэровские спектры наночастиц MZF ( x = 0,5, 0,75 и 1) показали одинарный дублет, показанный на Фигуре 6, для размеров кристаллитов 5, 4 и 9 нм, соответственно. Это указывает на то, что наночастицы представляют собой магнитные частицы небольшого размера, демонстрирующие суперпарамагнитное поведение при комнатной температуре. Мессбауэровские параметры всех исследованных здесь образцов приведены в Таблице 4.

9 O ₄₁₄

9 —

Образец	Подспектр	Параметры Мессбауэра
		33 kf	Квадрупольный сдвиг (Δ E q ) (мм / с)	Изомер δ (мм / с)	Ширина линии WV (мм / с)	Относительная интенсивность (%)
MnFe 2 O 4	Секстет-1 (участок А)	478	0.002	0,195	0,40	20
	Секстет-2 (B-участок)	452	0,009	0,262	0,86	58
	900 Doublet19 (SPM)		0,691	0,223	0,55	22
Mn 0,75 Zn 0,25 Fe 2 O 4	Секстет	385	0,055	385	0,055
1,86	67
	Дублет (SPM)	—	0,684	0,234	0,65	33
Mn 0,5 36 Zn 0,5 Fe	Двойной (SPM)	—	0,633	0,222	0,65	100
Mn 0,25 Zn 0,75 Fe 2 O 414	0.541	0,225	0,46	100
ZnFe 2 O 4	Дублет (SPM)	—	0,553	0,231	0,53	10067 93 Здесь перечислены параметры, определенные на основе анализа мессбауэровских спектров. Рис. 6. Мессбауэровские спектры наночастиц MZF. 6. Магнитная вязкость феррожидкостей из ферритов шпинели Когда магнитные наночастицы находятся во взвешенном состоянии в коллоидном состоянии, на частицы действуют три основных силы, а именно внутренняя магнитная сила, поверхностное натяжение жидкости и сила тяжести.Феррожидкости показывают всплески, когда жидкость подвергается воздействию магнитного поля. От этих сил зависит образование цепочечной или пятнистой структуры. Магнитовязкость феррожидкости в основном зависит от магнитных свойств наночастиц, используемых в коллоиде. Для исследования магнитовязкости были выбраны феррожидкости из суперпарамагнитных и ферромагнитных наночастиц. Покрытие наночастиц поверхностно-активным веществом увеличивает стабильность феррожидкости. 6.1. Магнитная вязкость ферромагнитной феррожидкости с дисперсными наночастицами без поверхностно-активного покрытия Mn 0.75 Zn 0,25 Fe 2 O 4 наночастиц размером 3 нм были диспергированы в этиленгликоле для получения феррожидкости MZFE. Объемное соотношение наночастиц к коллоиду составляет 1: 4. Суперпарамагнитная природа наночастиц подтверждена исследованиями намагниченности. На рисунке 8 показан график зависимости сдвиговой вязкости от сдвигового потока при различных значениях магнитного поля. Вязкость уменьшается с увеличением скорости сдвига в нулевом магнитном поле. Он показывает эффект истончения сдвига при низкой скорости сдвига и ньютоновское поведение в широком диапазоне скоростей сдвига.Это можно объяснить, если учесть, что при низкой скорости сдвига агрегаты или кластеры наночастиц обладают высоким сопротивлением потоку жидкости, что приводит к высокой вязкости. С увеличением скорости сдвига агрегаты распадаются на более мелкие единицы, что приводит к течению жидкости с низкой вязкостью [38]. Взаимодействие между агрегатами или кластерами усиливается при приложении магнитного поля и выравнивает их в направлении магнитного поля, образуя цепочечные структуры, которые оказывают высокое сопротивление потоку жидкости, что приводит к увеличению вязкости.Магнитовязкость других феррожидкостей также показывает подобное поведение [39, 40]. Рис. 7. Кривые потока при различных приложенных полях (слева) и кривые магнитной вязкости при разных скоростях сдвига (справа) феррожидкости MZFE. Рис. 8. Вязкость как функция скорости сдвига при различных приложенных магнитных полях (слева) и вязкость как функция приложенного магнитного поля при скорости сдвига 10 с – 1 (справа) на водной основе (MFW) ферритовые ферритные жидкости на основе керосина (MFK) и толуола (MFT). Оденбах [41] изучал магнитовязкий эффект при различных скоростях сдвига в коммерческой феррожидкости на основе магнетита и объяснил его взаимодействиями между частицами в скоплениях, выстроенных в прямые цепочки, а не взаимодействием между цепочками. На рис. 7 показано необратимое нелинейное поведение η в зависимости от приложенного магнитного поля при установившейся скорости сдвига 1 и 50 с –1 . Необратимость кривой магнитовязкости больше при низкой скорости сдвига, как и в более ранних сообщениях [42].Полевая зависимость вязкости указывает на распределение частиц по размерам и образование цепочек при увеличении магнитного поля. С уменьшением поля вязкость увеличивается из-за магнитных взаимодействий и механического выравнивания частиц и медленной потери агрегации частиц. Затем система пытается сохранить исходное состояние. Открытая петля гистерезиса возникает из-за наличия в системе неразрывных цепей и агрегатов [43]. Оденбах [41] и Родеза [43] объяснили влияние магнитного поля на вязкие свойства феррожидкости с помощью четырех сил, действующих на магнитные частицы в феррожидкости.Эти силы возникают из-за жидкой среды, внутреннего магнитного поля между магнитными частицами, гравитационного поля и приложенного магнитного поля. Четыре области на графиках рисунка 7 соответствуют ограничениям этих сил. Кроме того, необратимость связана с релаксацией наночастиц в феррожидкостях. Броуновская и неелевская релаксации играют роль в наблюдаемом поведении наночастиц SPM в жидких средах [13, 44]. 6.2. Магнитная вязкость ферромагнитных наночастиц, покрытых поверхностно-активным веществом, диспергированных феррожидкостей Весьма интересным и более конкретным является изучение магнитной вязкости магнитных наночастиц в менее вязких коллоидах, таких как вода, керосин и толуол.Ферромагнитные MF и наночастицы MZF используются в различных коллоидных средах с подходящим поверхностно-активным покрытием для приготовления феррожидкостей MF и MZF. Поверхностно-активные вещества имеют гидрофобные и гидрофильные концы. Гидрофильный конец будет на поверхности наночастиц, а гидрофобный конец будет преодолевать образование агломератов наночастиц. Это свойство увеличивает стабильность феррожидкостей. 6.2.1. Магнитная вязкость ферритных Mn-ферритных жидкостей Магнитная вязкость Mn-ферритных феррожидкостей исследована в поле течения (кривые течения) и во внешнем магнитном поле (графики магнитной вязкости).Mn-ферритные феррожидкости (то есть MFW, MFK и MFT) были синтезированы с использованием суспензии наночастиц Mn-феррита в различных коллоидах, то есть воде, керосине и толуоле соответственно. Исследовано поведение потока этих феррожидкостей в различных приложенных магнитных полях. Соответствующее объемное соотношение наночастиц Mn-феррита, поверхностно-активного вещества и коллоидов (вода, керосин и толуол для соответствующих феррожидкостей) принимается равным 1: 0,5: 1,5 для приготовления ферритных жидкостей Mn. Наночастицы MF покрыты тетраметиламмиаком (TMA) для феррожидкости MF на водной основе (MFW).Феррожидкость на основе керосина (MFK) и феррожидкость на основе толуола (MFT) синтезируются с использованием наночастиц, покрытых олеиновой кислотой. 6.2.2. Кривые течения Mn-ферритных феррожидкостей На рисунке 8 (слева) показаны кривые течения MF-феррожидкости при различных приложенных магнитных полях в диапазоне от 0 до 1,33 T. Феррожидкость MFW показывает неньютоновское поведение при более низких скоростях сдвига для нулевого магнитного поле. Поведение меняется на ньютоновское с увеличением скорости сдвига. Покрытие наночастиц ТМА проявляет более гидрофобную природу наночастиц, что приводит к уменьшению трения между слоями феррожидкости.Таким образом, поведение степенного закона нельзя наблюдать на графике магнитной вязкости в нулевом поле для феррожидкости на водной основе. Для всего диапазона скоростей сдвига он следует одному поведению, то есть поведению по степенному закону без каких-либо расхождений. f (D) = f0 (1 / TB2) ddT (TmZFC (T)) E1000 Здесь K — коэффициент согласованности, а показатель степени n — показатель степенного закона. Аналогичное поведение наблюдается в феррожидкостях MFK и MFT, но магнитный отклик больше. Это связано с тем, что MFK и MFT синтезируются с использованием наночастиц FM в менее вязких коллоидах.Таким образом, гидродинамическая сила меньше по сравнению с феррожидкостью MFW. Очень маленькое значение n- (0,1–0,05) указывает на высокое истончение при сдвиге, о чем сообщалось в более ранней работе [45]. С увеличением приложенного поля значение n- уменьшается, указывая на то, что на вязкость больше влияет магнитное поле при низких скоростях сдвига, чем при высоких [46, 47]. Это происходит из-за конкуренции между полем потока и приложенным магнитным полем. В этом процессе при более высоких скоростях сдвига (скорость сдвига более 200 с –1 ) доминирует поле потока, тогда как приложенное поле преобладает при более низких скоростях сдвига.Эти феррожидкости показали полностью неньютоновское поведение, тогда как феррожидкости на основе наночастиц SPM (MZFE1) демонстрируют изменение поведения от неньютоновского к ньютоновскому с увеличением скорости сдвига, аналогичное тому, о котором сообщалось в нашей более ранней работе [48, 49]. Выше приложенного поля 0,3 Тл магнитные наночастицы (магнитные нанодиполи) полностью ориентируются в направлении поля с образованием длинных цепочек в жидкости. 6.2.3. Магнитовязкость ферритных Mn-ферритных жидкостей Графики магнитной вязкости при скорости сдвига 10 с –1 (рис. 8, справа) показывают быстрое увеличение первоначально с увеличением магнитного поля, а затем его насыщение при более высоких значениях. поля, с низким гистерезисом при уменьшении приложенного поля до нуля.Поскольку ферромагнитные частицы диспергированы в менее вязкой жидкости, по мере увеличения поля наночастицы пытаются вращаться в направлении поля [50–52]. Выше приложенного поля 0,3 Тл вязкость достигает насыщения. Из-за образования длинной цепи вдоль направления поля вязкость достигает максимально возможного значения при данной скорости сдвига. Магнитовязкость при различных скоростях сдвига описана в [8,14]. [53–56]. Это поведение похоже на графики намагничивания наночастиц в зависимости от магнитного поля. 6.2.4. Магнитовязкость ферритных ферритных жидкостей Mn-Zn Ферритные ферритные жидкости Mn-Zn были синтезированы с использованием суспензии наночастиц MZF в различных коллоидах, то есть воде, керосине, толуоле и парафине соответственно. Соответствующее объемное соотношение наночастиц феррита Mn-Zn, олеиновой кислоты и коллоидов (вода, керосин, толуол или парафин для соответствующих феррожидкостей) принято равным 1: 0,5: 1,5 для приготовления ферритных жидкостей Mn-Zn. 6.2.5. Кривые течения ферритных ферритных жидкостей Mn-Zn Поведение течения изучается с использованием кривых течения, показанных на Рисунке 9 (слева)) для Mn 0.75 Zn 0,25 Fe 2 O 4 феррожидкостей в различных приложенных магнитных полях. Жидкость демонстрирует степенное поведение с небольшим значением n- от 0,1 до 0,04 для различных магнитных полей в диапазоне 0–1,33 Тл, что указывает на неньютоновское поведение с более высоким разжижением при сдвиге [45]. График зависимости вязкости от скорости сдвига показывает изменение от неньютоновского к ньютоновскому поведению при более высоких скоростях сдвига (скорость сдвига более 300 с -1 ), как мы описали в нашей более ранней работе [48].Поведение вязкости жидкости объясняется только приложенным магнитным полем. Таким образом, для всего диапазона скорости сдвига он следует единому степенному закону без каких-либо расхождений. Безразмерный параметр, число Мейсона ( млн лет назад, ), объясняет поведение потока. Подобно электро-реологическим жидкостям, Ma — это отношение сил сдвига или гидродинамических сил ( F H ) к магнитным силам ( F M ), то есть Ma = F. H / F M .Вязкость как функция числа Мейсона также подчиняется степенному закону. Критическое значение Ma определяет переход от намагничивания к гидродинамическому управлению структурой суспензии [57]. Рис. 9. Вязкость как функция скорости сдвига при различных приложенных магнитных полях (слева) и вязкость как функция приложенного магнитного поля при скорости сдвига 10 с – 1 (справа) феррожидкостей MZF, синтезированных с различными коллоидными . 6.2.6.Графики магнитной вязкости ферритных ферритных жидкостей Mn-Zn Вязкость в зависимости от приложенного магнитного поля при скорости сдвига 10 S –1 показана на Рисунке 9 (справа). Графики магнитной вязкости показывают быстрое увеличение первоначально с увеличением магнитного поля. Вязкость насыщается в более высоких полях (около 0,2 Тл) и показывает низкий гистерезис, когда приложенное поле уменьшается до нуля. Это поведение похоже на графики намагниченности наночастиц как функции магнитного поля. 6.2.7. Магнитная вязкость феррожидкостей на основе парафина Парафин является более стабильным коллоидом по сравнению с другими коллоидами, используемыми для синтеза феррожидкостей. Дисперсия наночастиц FM в парафине позволяет точно контролировать вязкость в магнитном поле. Это исследование очень интересно и полезно для приложений с феррожидкостями. Подобно синтезу других феррожидкостей, на основе парафина Mn 0,75 Zn 0,25 Fe 2 O 4 (MZFP1) и Mn 0.9 Zn 0,1 Fe 2 O 4 (MZFP2) феррожидкости синтезируются с использованием наночастиц, покрытых олеиновой кислотой. Графики магнитной вязкости феррожидкостей MZFP1 и MZFP2 показаны на рисунке 10 при скорости сдвига 1 и 10 с –1 . Рисунок 10. Вязкость как функция приложенного магнитного поля при различных скоростях сдвига феррожидкостей на основе парафина состава Mn0.75Zn0.25Fe2O4 (MZFP1) (слева) и Mn0.9Zn0.1 Fe2O4 (MZFP2) (справа) . Сравнение магнитной вязкости этих феррожидкостей выглядит следующим образом: В феррожидкости MZFP2 наблюдается постепенное увеличение вязкости с увеличением магнитного поля, тогда как в феррожидкости MZFP1 наблюдается резкое увеличение вязкости. Когда магнитное поле уменьшается, графики магнитной вязкости феррожидкости MZFP1 показывают меньший гистерезис, и график не релаксирует в исходное положение при нулевом магнитном поле. Магнитные наночастицы выровнены в направлении поля, а наночастицы вращаются вдоль легкой оси системы. Ожидается, что в результате возникнут непрерывные большие цепочки, даже если магнитное поле удалено. Феррожидкость MZFP2 демонстрирует иное поведение из-за меньшего размера частиц и более низкой начальной восприимчивости. 6.2.8. Поведение Гершеля-Балкли в феррожидкостях Наночастицы MF, диспергированные в менее вязком коллоиде (толуол), могут свободно перемещаться в жидкости, поэтому легко изучить структурные изменения в пятнистых и цепочечных структурах в зависимости от приложенное магнитное поле. Феррожидкость MFT выбрана для объяснения поведения Гершеля-Балкли (H-B) в феррожидкости. Напряжение сдвига ( τ ) как функция скорости сдвига (γ «) показано на рисунке 11. Рис. 11. Напряжение сдвига как функция скорости сдвига, а сплошная линия соответствует модели H-B для приложенных полей 0,000 (a), 0,0061 (b) и 0,0717 Тл (c) феррожидкости MFT. Модель H-B объединяет модель степенного закона с пределом текучести согласно уравнению, τ = τ0 + Kγ˙n Здесь τ 0 — предел текучести. Предел текучести можно определить из графиков с использованием модели H-B. Помимо магнитного поведения магнитных частиц и коллоидного поведения, дозировка поверхностно-активного вещества и концентрация магнитных наночастиц в феррожидкостях играют важную роль в изменении реологического поведения при более низких скоростях сдвига.Это влияет на взаимодействие полей течения в феррожидкости. С приложением поля графики зависимости напряжения сдвига от скорости сдвига показывают поведение жидкости H-B. Также наблюдается, что по мере увеличения магнитного поля напряжение сдвига увеличивается. Предел текучести был определен путем экстраполяции графиков с использованием модели B-H. Графики сместились вверх из-за резкого изменения предела текучести. Оно увеличивается с 4 до 27 Па по мере увеличения магнитного поля от 0 до 0,0717 Т. Отклонение от аппроксимации модели H-B можно наблюдать на графике зависимости напряжения сдвига ( τ ) от скорости сдвига при 1.Приложенное магнитное поле 33 Тл [58]. По мере увеличения приложенного поля происходит формирование цепочечной и пятнистой структуры [59]. Жидкость остается жидкостью H-B при наличии небольшого количества цепочек, образующихся в области слабого поля с увеличением магнитного поля. Формирование сильных и длинных цепей происходит при дальнейшем увеличении магнитного поля. Сила магнитного поля доминирует над другими силами, присутствующими в жидкости, поскольку магнитное поле увеличивается, что приводит к отклонению от поведения жидкости H-B. 7. Выводы Наночастицы различных размеров и составов Mn 1- x Zn x Fe 2 O 4 с x = 0–1 были синтезированы совместным осаждением. метод. Проведены подробные структурные и магнитные свойства наночастиц MZF. Параметр решетки уменьшается с увеличением содержания Zn, достигая минимального значения при x = 0,5, за которым следует тенденция к увеличению с дальнейшим увеличением содержания Zn.Намагниченность насыщения и температура блокировки повышаются с уменьшением содержания Zn. Синтезированы феррожидкости на основе суперпарамагнитных и ферромагнитных наночастиц MZF. Исследована магнитовязкость феррожидкостей с дисперсией наночастиц в различных коллоидах. График зависимости вязкости от скорости сдвига в приложенном магнитном поле следует одинарному степенному закону без каких-либо расхождений. Данные по феррожидкостям на основе наночастиц МЖ, диспергированных в менее вязком коллоиде (толуоле), проанализированы с учетом модели Гершеля-Балкли. PPT — Ферромагнитные наночастицы Презентация PowerPoint, скачать бесплатно Ферромагнитные наночастицы KE-31.5530 Наночастицы P Marra Fabrizio Aalto University — School of Science and Technology Outline • Введение • Компонент исследования • Наночастицы Университет Аалто — Школа науки и технологий Введение • Магнитные наночастицы в настоящее время исследуются в связи с их многочисленными применениями в нескольких областях, таких как • Магнитные жидкости • Медицина • Магнитно-резонансная томография • Хранение данных • Зондирование • Восстановление воды • Часто необходимо покрыть их поверхность органической или неорганической оболочкой, чтобы защитить их от химического разложения или агломерации в зависимости от среды, в которой они будут использоваться. • Покрытие также может быть выполнено для добавления новых функций к магнитуре. этическое ядро, такое как биологическая незаметность, оптические свойства, каталитическая или адсорбирующая способность Университет Аалто — Школа науки и технологий Целью является анализ поведения наночастиц с магнитным сердечником • Физические и химические свойства зависят от: Метод синтеза • Химическая структура • Размер частиц: 10-300 нм Титания Магнетит Кремнезем Университет Аалто — Школа науки и технологий Экспериментальный этап производства частиц можно разделить на три этапа: • Производство ферромагнитных частиц • Покрытие диоксидом кремния • Покрытие диоксидом титана анатазом Университет Аалто — Школа науки и технологий Магнитные свойства • Если структура кубическая, с центром в теле, емкость железной руды является ферромагнитной • Магнитные свойства у вас есть только на перекрытие ψ электрона с развязкой по спину Университет Аалто — Школа науки и технологий Магнитные свойства • МАГНЕТИТ: • Магнитные свойства магнетита обусловлены ионами двухвалентного железа, которые дают в отличие от магнитного момента трехвалентных ионов, которые имеют нулевой магнитный момент.Университет Аалто — Школа науки и технологий Изменение температуры • Кубическая форма феррита-ферромагнетика стабильна от 768 ° C (). Там нет постоянной намагниченности • Эта температура определяется следующим образом: • C — постоянная характеристика материала • плотность ρ • Температура Кюри (K) T = 858 ° C Университет Аалто — Школа науки и технологий Предварительный • Приготовление растворов для сердечного ферромагнетика • до 0.85 M • Состав 21,45 г + 66 мл 2M + 227 мл дистиллированной воды + 44 мл 1M Университета Аалто — Школа науки и технологий В растворе 66 мл и 227 мл дистиллированной воды Добавить 44 мл 1 M Вес 21,42 г Университет Аалто — Школа наук и технологий PH кислота • Изменение цвета для образования комплекса между ионами Fe3 + и SO2-3 в соответствии с реакцией • Добавьте 1 литр 0,85 M, который добавляется при перемешивании с помощью дозирующего насоса (перистальтического), установленного на 10 мл / мин. • pH >> Образование гидроокиси железа и нерастворимого желатина.Университет Аалто — Школа науки и технологий Его получают путем нагревания гидрата оксида и его безводной формы • Прокалите триоксид до 1400 ° C, чтобы получить (магнетит), диспергированный в кислом растворе, состоящем из 30% 0,1 M от От 2 до 24 часов • Мы проводим обработку в ультразвуковой ванне в течение 30 минут • Объем HCl • Вес • Вес Университет Аалто — Школа науки и технологий Смешивание химикатов Университет Аалто — Школа науки и технологий Комментарии • Окончательное решение после 36 часов бездействия • Цвет черный Университет Аалто — Школа науки и технологий SilicaCoating • Вставляет мембрану для предотвращения ухудшения фотокаталитических свойств • Покрытие производится с использованием раствора дистиллированная вода и силикат натрия • С последующим прокаливанием при 400-450 ° C ОТПРАВЛЕНИЕ ПОРОШКА Силикат натрия Aalto Un iversity — School of Science and Technology Это устраняет избыток раствора за счет использования супермагнита , способного удерживать наночастицы на дне стакана.Университет Аалто — Школа науки и технологий Мы проверили свойства ферромагнитных наночастиц перед нанесением покрытия Мы проверили свойства ферромагнитных наночастиц перед нанесением покрытия Университет Аалто — Школа науки и технологий Разбавьте наночастицы в 2 литрах дистиллированной воды • Силикатный раствор готовили из 1 литра дистиллированной воды и 31,5 г, начальное перемешивание в течение 45 мин. • Два раствора были объединены с перистальтическим насосом с расходом 2 г / л. • Наконец, единственный раствор, который они помещали в перемешивание более 24 часов.Университет Аалто — Школа науки и технологий Прокаливание при 450 ° C, после высыхания раствора в печи при 95 ° C Университет Аалто — Школа науки и технологий Пыль ферромагнитных наночастиц с кремнеземным покрытием Супермагнит Аалто Школа науки и технологий Покрытие из титана • Разбавление в 100 мл дистиллированной воды; • Добавлен раствор воды и диоксида титана (125 мл) • Механическое перемешивание 24 часа (смешивание 2 растворов) • Стакан в духовке при 94 ° C для сушки • Прокаливание при 450 ° C Университет Аалто — Школа науки и технологий Мы проверили свойства ферромагнитных наночастиц даже после нанесения покрытия Университет Аалто — Школа науки и технологий Фотокаталитическое разложение • Излучение может быть катализатором химических реакций • Излучение должно быть очень быстрым • Излучение влияет на химические соединения , — абсорбированная и непереносимая фракция • Для увеличения скорости реакции используются катализаторы.• Если катализатор твердого типа, говорят о гетерогенном катализе (газовая и жидкая фаза) • Мы резюмируем процесс в 5 независимых этапов: • Перенос реагентов из жидкой фазы на поверхность • Адсорбция хотя бы одного реагента • Реакция в адсорбированная фаза • Десорбция продуктов • Удаление продуктов из региона на интерфейсе Университет Аалто — Школа науки и технологий HeterogenCatalysis • Процесс гетерогенного фотокатализа для удаления органических соединений • Водный раствор органических красителей (Orange II) в качестве примера сточных вод текстильной промышленности Спектрофотометр DR LANGE LASA 100 Университет Аалто — Школа науки и технологий Преимущества этой технологии • Способствует химическому преобразованию загрязнителя, а не просто фазовому переходу • Чтобы загрязнение является полной минерализацией • Обычно не образуются илы, которые, в свою очередь, требуют процесса обработки • Продукты реакции не образуются или образуются в низкой концентрации • Они потребляют меньше энергии, чем другие методы • Они позволяют преобразовывать тугоплавкие загрязнители в продуктах, обработанных такими экономичными методами, как биологическая очистка Университет Аалто — Школа науки и технологий Экспериментальная работа • Окисление УФ-излучением параметров: • Система перемешивания • Добавление ферромагнитных частиц с покрытием из диоксида титана в качестве фотокатализатора • Процедура измерения убивающего фотокаталитика: • Мы потеряли Orange II в количестве 0.02g Университет Аалто — Школа науки и технологий Эти компоненты растворены в 200 мл дистиллированной воды • При механическом перемешивании раствор представляет собой добавление 1 г Университета Аалто — Школа науки и технологий Фотокаталитический реактор • Реакция происходит в наличие УФ-лучей • Мы использовали реактор типа STR (реактор с мешалкой) • Фотокаталитический реактор должен быть прозрачным и устойчивым к УФ-излучению и химическим воздействиям Университет Аалто — Школа науки и технологий Дайте раствору перемешаться в химическом стакане с под лампой УФ λ = 264 нм • Из стакана периодически с интервалом в 20 мин отбирали 5 мл раствора для фильтрации с помощью шприца с фильтром для измерения оптической плотности Университет Аалто — Школа Наука и технологии Мы рассмотрели следующую связь между концентрацией и абсорбция • Исходя из этого, можно вычислить концентрацию, время от времени заменяющую абсорбцию в неизвестном университете Аалто — Школа науки и технологий PhotocatalyticAbatementA PhotocatalyticAbatementB • A> B • Change = 5.81% Университет Аалто — Школа науки и технологий Сравнение с литературой • Таким образом, мы подготовили фотокаталитические наночастицы ядро-оболочка с более высокой фотокаталитической активностью и быстрой магнитной сепарацией • Структуры были получены путем преобразования Solgeland после прокаливания иметь слой анатасенанокристаллов, которые были связаны с поверхностью / магнитным сердечником Университет Аалто — Школа науки и технологий Вставки в c.& d. показывает изменение геморфологии кальцинированного // кальцинированный // Университет Аалто — Школа науки и технологий СЭМ изображения / (средний диаметр = 311,0 нм) // (средний диаметр = 340,0 нм) Кальцинированные частицы // (средний диаметр = 338,7 нм) Университет Аалто — Школа науки и технологий Спектр поглощения раствора RhB в присутствии прокаленных частиц // недоэкспонирования УФ-лучей Фотокаталитические характеристики различных образцов = УФ = / / = / = P25 = / = Университет Аалто — Школа науки и технологий ТЕМ-изображение // после прокаливания при 500 ° C с разным количеством предшественника • 0 мл (средний диаметр = 252.9 нм) • 150 мл (средний диаметр = 278,2 нм) • 250 мл (средний диаметр = 282,4 нм) Университет Аалто — Школа науки и технологий Влияние толщины диоксида титана Реакция разложения Кажущаяся скорость кальцинированный // Университет Аалто — Школа науки и технологий Фотокаталитическая эффективность ≃ Degussa P25 • Фотокаталитическая активность может быть вызвана двумя факторами. • Небольшой размер анатасенанокристаллов, образующихся во время прокаливания оболочки (10 нм) • фотокаталитическая эффективность (практически не влияет на фотокаталитическую активность) Университет Аалто — Школа науки и технологий Ссылки • Марра Фабрицио и Миротта Никола / «Лабораторная работа по γ — //», Университет Ла Сапиенца ди Рома 2011 • Себастьен Абрамсон / «Нанометрические ядро-оболочка-оболочка γ — // частицы», 29 августа 2008 г. • MiaomiaoYe / «Магнитно извлекаемые Нанокомпозиты Core – Shell с повышенной фотокаталитической активностью », 2010 Университет Аалто — Школа науки и технологий Благодарю за внимание Университет Аалто — Школа науки и технологий . No related posts. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт