Fe3O4包覆碳纳米管软磁性纳米复合微粒的制备及性能.pdfVIP

维普资讯 第24卷 第4期 新 型 炭 材 料 VO1．24 NO．4 2007年 12月 NEW CARBON MATERIAI，S Dec．20o7 文章编号： 1007．8827(2007)02-0371-04 Fe3O4包覆碳纳米管软磁性纳米 复合微粒的制备及性能 蒋峰景 ， 浦鸿汀 ， 杨正龙 ， 殷俊林 (1．同济大学材料学院功能高分子所，上海 200092：2．上海市金属功能材料重点实验室，上海 200092) 摘 要： 用水解沉淀法在碳纳米管 (CNTs)外包覆Fe，O ，制备了CNTs／Fe，O纳米复合磁性微粒，借助透射电镜、 振动探针式磁强计和外加磁场黏度计对其微观形貌、静态磁性能、沉降稳定性和磁流变性能进行了研究。结果表 明：Fe，O在碳纳米管 (直径约20nln)表面形成了紧密的包覆层，微粒呈一维纳米管状结构，平均管径约60nm，平均 表观密度为 1．8g／cm ，为传统磁流变液中所用铁粉等软磁性颗粒密度的四分之一。复合微粒的磁滞回线与FeO 纳米颗粒较为相似，具有较好的软磁性 ，其饱和磁感应强度 ( )为 0．21T，矫顽力 ( )为7．67km／m，用该软磁性 复合微粒配制的磁流变液具有良好的沉降稳定性和磁流变特性。 关键词： 软磁性微粒 ；碳纳米管；FeO ；沉降稳定性；磁流变 中图分类号： TB333 TB383 文献标识码： A 1 前日IJ言舌 2 头实，验验 磁流变液 (Magnetorheologicalfluids，Ml )是 2．1 CNT／Fe3O4软磁性纳米复合微粒的制备 一 种新型的功能材料，在外加磁场作用下其剪切应 将一定量的碳纳米管 (管径 10nm～20nm，长 力会发生急剧的变化 。MRF诞生于上世纪40年 度 50 m，纯度95％)加入到浓硝酸和浓硫酸的混 代 ，与电流变液 (Mlectric—rheologicalfluids，EI ) 合溶液中，加热回流 10h，冷却后离心分离，蒸馏水 相比，磁流变液具有体积小、功耗少、阻尼力大、频率 洗涤至 中性后过滤，得样 品A。将摩尔 比为 2：l的 响应高、适用面大等特点。尤其是它能根据系统的 三氯化铁和硫酸亚铁配成500mL溶液加入反应器 振动特性产生最佳阻尼力，因而在智能结构、汽车、 中，再加入样品A，通氮气保护，升温至50℃反应 机械、建筑、医疗等领域具有广阔的应用前景 剖。 0．5h后，再升温至 65℃，滴加浓度为 6mol／L 的 经过多年来研究者们的辛勤努力，在这一领域已经 NaOH溶液，搅拌反应 lh后，继续升温至 85℃，停 取得了丰硕的成果，但是磁流变液中传统的磁性微 止加热，加入0．5g十二烷基磺酸钠，搅拌下冷却。 粒由于密度与载液相差较大，具有易团聚、易沉降的 用去离子水洗涤至 中性，用磁铁分离出CNTs／FeO 缺点，严重影响了磁流变液的使用性能。虽有文献 软磁性复合微粒。其化学反应方程式为： 报道在软磁性颗粒外包覆高分子层来提高其沉降稳 2Fe +Fe + 8OH 一=Fe3O4+4H2O． 定性，但外层高分子层却会屏蔽其磁性能 ’m。碳 2．2 CNT／FeO软磁性纳米复合微粒的性能表征 纳米管是一种具有独特结构的一维纳米材料，用其 CNT／FeO软磁性纳米复合微粒的微观形貌用 制备复合材料的报道已有很多_l。”‘J。笔者用水解 H一800型透射 电镜 (Hitachi公司)观察。用 HH型 沉淀法在碳纳米管外壁沉积了 Fe，O ，制备出具有 振动样品磁强计 (南京大学仪器厂)来测试磁性复 一 维纳米结构的磁性复合