ВКР: Получение нанодисперсной магнитной жидкости на полярной основе методом химической конденсации

1.

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
«Юго-Западный государственный университет»
“Получение нанодисперсной магнитной
жидкости на полярной основе методом
химической конденсации”
Докладывает бакалавр кафедры НТО и ПФ
Вориводина Мария Владимировна
Научный руководитель – профессор, д. ф.-м. н.
Полунин Вячеслав Михайлович
Консультант – доцент, к. ф.-м. н. Шабанова Ирина Александровна
1

2.

Цели и задачи
Целью работы является получение магнитной жидкости на полярной основе
методом химической конденсации.
В качестве задач решаемых в рамках ВКР являются:
1. Ознакомление с основными теоретическими данными, относящимися к
тематике производственной практики. Проведение анализа литературных
методов получения магнитной жидкости и определение наиболее
прогрессивного метода.
2. Рассмотрение видов применения магнитной жидкости в промышленности.
3. Получение магнитной жидкости на полярной основе методом химической
конденсации.
4. Исследование физико-химических свойств магнитной жидкости на полярной
основе
Объектом данного работа являются методы синтеза магнитной жидкости.
Предметом исследования являются магнитная жидкость на полярной основе.
2

3.

Исходная технологическая схема по
производству магнитной жидкости
Процесс получения магнитной
жидкости на полярной основе.
NH OH
2 FeCl3 6 H 2O FeSO4 7 H 2O 8 NH 4OH избыток
_
4
Fe3O4 6 NH 4Cl NH 4 2 SO4 23H 2O
Стабилизация магнетита
C17H33COONa+NH4OH =
C17H33COONH4+NaOH
3

4.

Соль
трехвалентного
железа
Соль двухвалентного железа
200 мл
дистиллированной
воды +280 г соли
трехвалентного железа
200 мл
дистиллированной воды
+156 г соли
двухвалентного железа
Перемешивание растворов
4

5.

Магнетит в воде
Пошаговый процесс оседания
магнетита на магнитной подставке
Раствор солей + 400 мл 25 %
водного раствора аммиака
Кислотность среды должна
составлять 7-8 pH.
Определение pH раствора
5

6.

Процесс нагревания смеси
и добавление ПАВ
Добавления к раствору
олеата аммония
6

7.

Процесс центрифугирования магнитной жидкости
Время работы
t=30мин.
При
g= 2.3 x1000
7

8.

Определение структурных параметров магнитной жидкости на полярной
основе с помощью магнитогранулометрического метода
М, кА/м
18
16
14
12
10
8
6
Н, кА/м
4
0
100
200
300
400
500
Кривая намагничивания
8

9.

М, кА/м
14
13
12
11
10
9
8
7
6
y = 0,2656x + 8,9926
R² = 0,9319
Область намагничивания
Н, кА/м
0
30
10
20
y = -154,2x + 15,953
R² = 0,8852
М, кА/м
25
20
15
Область насыщения
10
5
1/Н, м/кА
0
0
0,001
0,002
0,003
0,004
0,005
0,006
9

10.

Исследование вязкости магнитной
жидкости на полярной основе
Ротационный вискозиметр
Brookfield DV2TLV
10

11.

Расчетные формулы
Определение плотности
вещества с помощью
пикнометра
Расчет концентрации твердой фазы
магнитной жидкости
f
s f
Теоретического определения диаметра частиц
в магнитной жидкости
11

12.

Таблица данных
намагниченность
насыщения
Ms= 15,953
кA/m
плотность МЖ
ρж=1508,379
кг/м3
Концентрация
твердой фазы
ϕ=12,5%
Вязкость МЖ
η=7,8 сР
dmin(T) = 1.76 nm
dmax(T) = 87.7
nm
12

13.

Во время первого этапа исследований полученные образцы
исследовались на оптическом микроскопе
Подложка №1 (Кратность х400)
Подложка №2 (Кратность х400)
Подложка №3(Кратность х400)
Подложка №4 (Кратность х400) 13

14.

Во время второго этапа образцы были исследованы с помощью
конфокального микроскопа аппаратного комплекса OmegaScope™
Подложка №1 (Кратность х2830)
Подложка №3 (Кратность х2830)
Подложка №2 (Кратность х2830)
Подложка №4 (Кратность х2830) 14

15.

Для АСМ метода исследования использовался атомно-силовой микроскоп
на платформе фирмы AIST-NT SmartSPM
Подложка №3 область 30мкм
Подложка №3 область 3мкм
Подложка №3 область 1мкм
15

16.

Подложка №4 область 30мкм
Подложка №4 область 3мкм
Подложка №4 область 1мкм
16

17.

3D-поверхность подложек МЖ
Подложка №3
область 1мкм
Подложка №4
область 1мкм
17

18.

Распределение частиц по размерам на образце
магнитной жидкости
f(x),% 120
100
80
60
40
20
0
13
14
16
17
18
20
21
23
24
25
27
28
30
31
33
x, nm
-20
Диапазон получившихся частиц по размерам от 14 нм до 31 нм
18

19.

Спасибо за внимание!
19