物理學专业毕业论文功率超声和磁场对纳米微粒悬浮液电导率的影响.docVIP

分类号： O426.4 本科生毕业论文（设计） 题目：功率超声和磁场对纳米微粒电导率的影响 作 者 单 位 物理学与信息技术学院 作 者 姓 名 高 毅 专 业 物理学 指导教师（职称） 莫润阳（副教授） 论文（设计）完成时间 二O一年 五 月 功率超声和磁场对纳米微粒电导率的影响 高 毅 （陕西师范大学物理学与信息技术学院，陕西 西安，710062） 摘 要：关键词：1 引言 超声波是指频率高于2×104 Hz 的声波，一般将超声作用效应归纳为机械效应，热学效应和空化效应三种，其中空化效应是声化学反应的主动力[1]。当超声波在悬浮液体系中传播时，能有效的改善和强化一些悬浮液的物理化学性质及过程，如悬浮液表面张力、粘度、电导率等等，悬浮液的这些物化性质对其在生产实际中的用途及用法起着决定性的作用。目前超声波技术已广泛应用于化工、冶金、医疗等领域[2-4]。 随着医学技术的发展，人们对药物的需求越来越高，控制药物释放、减小副作用、提高药效、发展药物定向治疗已成为当今的研究热点。在这方面，纳米Fe3O4可能会扮演重要的角色。例如，在靶向药物方面，利用Fe3O4作为吸附剂，采用磁分离技术来制备生物高分子微球用于靶向药物等的研究已成为当前生物医学的热门课题。它以磁性微球为药物载体，在外磁场的作用下，通过动脉注入到肿瘤组织，把载体定向到肿瘤部位，使所含药物得到定位释放，集中在病变部位发生作用，具有高效、速效、生物相容性等优点。目前，这方面的研究还处于初始阶段，有着广阔的前景[5-6]。 在物理和化学实验中，对不同功率超声作用于纳米微粒悬浮液时电导率的变化情况关注不够，并且在加上磁场以后，它们的变化又会怎样？本文用Fe3O4纳米微粒配制不同浓度的Fe3O4纳米微粒水悬浮液和 Fe3O4 微粒乙醇悬浮液，在室温下（21℃）测量不同的功率超声作用下，Fe3O4 纳米微粒水悬浮液和 Fe3O4 纳米微粒乙醇悬浮液电导率的变化情况，并以SiO2 纳米微粒水悬浮液作为对比组；并测量了在磁场作用下，三种悬浮液电导率的变化情况。根据实验结果，分析了功率超声、磁场、浓度对悬浮液电导率的影响。 2 材料和方法 2.1 主要实验材料 Fe3O4纳米微粒、SiO2纳米微粒、二次蒸馏水、无水乙醇。实验中所用的悬浮液为以乙醇为溶剂的Fe3O4纳米微粒悬浮液、以二次蒸馏水为溶剂的Fe3O4纳米微粒悬浮液和以二次蒸馏水为溶剂的SiO2纳米微粒悬浮液；Fe3O4纳米微粒的颗粒大小在200-300nm，SiO2纳米微粒的颗粒大小为50nm。DDS-11A型电导率仪（上海雷磁创益仪器仪表有限公司）、UGD超声发生器(南京瀚州科技有限公司， 输入电压0-300V)、换能器、高斯计（上海通磁电科技有限公司）、温度计。 2.2 实验装置和方法 本实验所采用的实验装置如图1所示，磁场如图2所示。首先UGD超声发生器产生脉冲超声信号，经超声功率放大器放大，加载至超声换能器，将超声发生器的工作频率调节至共振频率(本次实验中使用的频率为26kHz左右)在超声空化杯中产生空化效应，调节超声发生器上的电压调节旋钮，可以改变功率的大小。实验之前，配制好不同浓度的三种悬浮液，在超声空化杯中加入3/4容积的自来水，用10mL的薄壁塑料管（壁厚0.3mm，如果塑料管管壁太厚，会极大的削弱超声空化）取6mL悬浮液，测量的时候将薄壁塑料管置于自来水中，再将电导率仪电极插入塑料管浸没在悬浮液中，这样就可以读出悬浮液的电导率。调节超声发生器上的电压调节旋钮，把电压调到150V，在室温（21℃）下用电导率仪测量在加超声后1min内悬浮液的电导率，每隔15s测一次，从悬浮液放入超声发生器时测量第一次，并用秒表开始计时，在超声环境中一共测量5次，测量五组数据后关闭超声发生器。在被测悬浮液加超声之前测量一次悬浮液的电导率，然后取出悬浮液后再测量一次。再做一次实验，配制方法如前文所述，为了排除实验中温度对电导率的影响，实验过程中悬浮液置于空化杯外，每隔15s将插着电极的悬浮液置于换能器内，测量此时悬浮液的电导率。在室温（21℃）下用电导率仪测量在加超声后1min内悬浮液的电导率，每隔15s测一次，从悬浮液放入空化杯时测量第一次，并用秒表开始计时，在超声环境中一共测量5次，测量五组数据后关闭超声发生器。调节超声发生器上的电压调节旋钮，从25V开始，每测完一组数据后，再把电压增大25V，一直增大到250V。最后把同一电压下的电导率值求平均值。然后在加上磁场，在超声空化杯两端各放置一个永久磁铁，mT，在加上磁场30min后再测