纳米材料及纳米fe3o4磁性材料的研究

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1、纳米材料及纳米FesCh磁性材料的研究纳米是一个长度单位，lnm二10-9叽纳米材料是指在结构上具有纳米尺度调制特征的材料，纳米尺度一般是指l-100nmo当一种材料的结构进入纳米尺度特征范围时，其某个或某些性能会发生明显的变化。纳米尺度和性能的特异变化是纳米材料必须同时具备的两个基本特征。按材质，纳米材料可分为纳米金属材料、纳米非金属材料、纳米高分子材料和纳米复合材料。其中纳米非金属材料又可细分为纳米陶瓷材料、纳米氧化物材斜和其他非金属纳米材料。按纳米尺度在空间的表达特征，纳米材料可分为零维纳米材料即纳米颗粒材料、一维纳米材料（如纳米线、棒、丝、管和纤维等）、

2、二维纳米材料（如纳米膜、纳米盘和超晶格等）、纳米结构材料即纳米空间材料（如介孔材料）。按形态，纳米材料可分为纳米颗粒材料、纳米固体材斜（也称纳米块体材料）、纳米膜材料以及纳米液体材料（如磁性液体纳米材料和纳米溶胶等）。按功能，纳米材料可分为纳米生物材料、纳米磁性材料、纳米药物材料、纳米催化材料、纳米智能材料、纳米吸波材料、纳米热敏材料以及纳米环保材料等。当材料的结构具有纳米尺寸调制特征时，将呈现许多特异的性能。下面以纳米Fe304磁性材料为例。一、FeQ的介绍：磁铁矿FeQ是一种简单的铁氧化物，是一种非金属磁性材料，它是反尖晶石型结构。磁铁矿可以写成[Fe3J+

3、[Fe2+Fe3+]Ot,磁铁矿中每个离子有五个3d电子，它们是自旋平行的，因此其磁矩为5.92BM,但由于在四面体空隙中Ff离子和八面体空隙中是我Fe‘磁矩取向相庾，这就是它们的磁矩全部抵消。铁氧体磁性材料是由金属氧化物组成的，可用MO。XFe203表示，其中M是二加劲属离子，如：Fc,Mn,Co,Ni,Mg,Bb等，而X可取1,2,3,4,6。事实上，铁氧磁性材料的自发此话与其中的金属氧化物的自发磁化密切相关。现以MnO为例说明金属氧化物的间接交换作用，以进一步说明铁氧体材料中的自发磁化。MnO晶体属立方晶系，Mf和O'是交替地占据着晶格的位置，任何一个1

4、忙最邻近的都是0=而每一个3周围又是Mnj由于任何一个周围都有02-显然M代交换作用是通过0〉而不是直接交换的，当（T中的一个2p电子进入了血2+的3d轨道后1芒就变为Mif,由于Mrf中的两个电子必须反平行排列，因此在0-两侧成一直线的Mi和的磁矩必然是反平行的，这种交换作用使得MnO中的Mr?的磁矩一半向着一个方向，另一半向着另外一个方向，总磁矩为零，所以MnO为反磁性的。任何物质的磁性都是带电颗粒运动的结果，铁磁性颗粒具有很强的磁性，可在很低的磁场中获得很强的磁感应，甚至磁饱和，还有其他的一些特殊的磁特性。FeQ是强磁性颗粒的典型代表，它属立方晶系，具有

5、反尖晶石型结构，单个晶胞内含有8个Fe・Q分子，是一个典型的磁氧体，属亚铁磁质。Fe^Q的晶格常数a二&39入（10=0.lnm）居里点578°C,易磁化方向为｛111｝方向，个向异性常数kl=-12,随着颗粒粒度的减小，其磁化率随之减小，而矫顽力随之增加，这种关系在粒度小于0.02-0.03m时表现很明显。颗粒在外磁场的作用下发生相互吸引而形成团聚，从20世纪70年代以来，在磁性颗粒的磁作用能及磁吸引力方面做了大量研究，取得许多成功，大致分为三类:强磁性颗粒间吸引能，强磁性颗粒与弱磁性颗粒间的磁吸引能和弱磁性颗粒间的磁吸引能。Fe’Oj是一种强磁性颗粒，它具有

6、铁磁性性质。纳米材料的化学性质之一，在纳米材料的溶液中加入表面活性剂，使其吸附在微粒表面，形成微细胞状态，由于活性剂的存在，微粒之间产生了排斥力，使得微粒不能接触从而防止团聚作用的发生，特别是磁性纳米材料很容易团聚，因此加入界面活性剂，如：油酸。使其包裹在磁性微粒表面就尤为重要，在制备FesO」的磁性液体时就用油酸防止团聚，他制备该液体时，将30um的FeQ粒子放入油酸和n-庚烷中进行长时间的球磨，得到了稳定地分散在n-庚烷中的10nm的Fe.Q微粒的磁流体。磁性流体既具有磁性，又具有流动性，在现代高科技领域中有着重要应用，尤其在润滑和密封方面，具有广泛的应用前

7、景。磁性流体主要由3部分组成，即纳米磁性微粒基载液和表面活性剂。磁性流体的较强磁性能和长期稳定性是衡量其质量髙低的基本指标，也是其能够获得良好应用的关键。在纳米磁性流体的制备过程中，表面活性剂对磁性微粒的良好包覆，对于磁性流体的稳定性起了至关重要的作用，同时也有利于提高和保持磁性能。磁性流体中纳米FeQ粒子为磁铁矿类物质，具有强磁性，同时由于粒径小，它又具有超顺磁性，这使它能够在外磁场下实现定位定向移动，从而获得一系列应用。FeQ本身不一定有自发的磁场和磁力，而是表现出铁磁性，即它在磁场中能像铁金属一样受到很大的吸引力，离开磁场会残余一点磁力，时间长了就消失了，

8、FeQ之所以表现出铁磁性