納米微粒的特性

吸附是相接觸的不同相之間產(chǎn)生的結(jié)合現(xiàn)象吸附1、物理吸附：吸附劑與吸附相之間是以范德瓦耳斯力之類較弱的物理力結(jié)合2、化學(xué)吸附：吸附劑與吸附相之間是以化學(xué)鍵強(qiáng)結(jié)合吸附可分成兩類納米微粒由于有大的比表面和表面原子配位不足，與相同材質(zhì)的大塊材料相比較，有較強(qiáng)的吸附性。納米粒子的吸附性與被吸附物質(zhì)的性質(zhì)、溶劑的性質(zhì)以及溶液的性質(zhì)有關(guān)。電解質(zhì)和非電解質(zhì)溶液以及溶液的PH值等都對(duì)納米微粒的吸附產(chǎn)生強(qiáng)烈的影響。不同種類的納米微粒吸附性質(zhì)也有很大差別。吸附產(chǎn)生原因1.非電解質(zhì)的吸附

非電解質(zhì)是指電中性的分子，它們可通過氫鍵、范德瓦耳斯力、偶極子的弱靜電引力吸附在粒子表面。其中主要是以氫鍵形成而吸附在其它相上。例如，氧化硅粒子對(duì)醇、酰胺、醚的吸附過程中氧化硅微粒與有機(jī)試劑中間的接觸為硅烷醇層，硅烷醇在吸附中起著重要作用。上述有機(jī)試劑中的Ｏ或N與硅烷醇的羥基(OH基)中的H形成0—H或N—H氫鍵，從而完成SIO2微粒對(duì)有機(jī)試劑的吸附，如圖1所示。影響吸附的兩大因素：

1、受粒子表面性質(zhì)的影響；2、受吸附相的性質(zhì)影響。

即使吸附相是相同的，但由于溶劑種類不同吸附量也不一樣。例如，以直鏈脂肪酸為吸附相，以苯及正己烷溶液為溶劑，結(jié)果以正己烷為溶劑時(shí)直鏈脂肪酸在氧化硅微粒表面上的吸附量比以苯為溶劑時(shí)多，這是因?yàn)樵诒降那闆r下形成的氫鍵很少。從水溶液中吸附非電解質(zhì)時(shí)，pH值影響很大，pH值高時(shí)，氧化硅表面帶負(fù)電，水的存在使得氫鍵難以形成，吸附能力下降。

電解質(zhì)在溶液中以離子形式存在，其吸附能力大小由庫侖力來決定，納米微粒在電解質(zhì)溶液中的吸附現(xiàn)象大多數(shù)屬于物理吸附。緊密層：靠近納米微粒表面的一層屬于強(qiáng)物理吸附，稱為緊密層，它的作用是平衡了超微粒子表面的電性分散層：離超微粒子稍遠(yuǎn)的離子形成較弱吸附層，稱為分散層。

由于納米粒子的大的比表面常常產(chǎn)生鍵的不飽和性，致使納米粒子表面失去電中性而帶電(例如納米氧化物，氮化物粒子)，而電解質(zhì)溶液中往往把帶有相反電荷的離子吸引到表面上以平衡其表面上的電荷，這種吸附主要是通過庫侖交互作用而實(shí)現(xiàn)的。例如，納米尺寸的黏土小顆粒在堿或堿土類金屬的電解液中的吸附（這是一種物理吸附過程，它是有層次）。吸附層的電學(xué)性質(zhì)也有很大的差別．2.電解質(zhì)的吸附二.納米微粒的分散與團(tuán)聚１.分散現(xiàn)實(shí)問題：

在納米微粒制備過程中，納米微粒表面的活性使它們很容易團(tuán)聚在一起從而形成帶有若干弱連接界面的尺寸較大的團(tuán)聚體，這給納米微粒的收集帶來很大的困難。解決辦法：用物理方法（或化學(xué)方法）制備的納米粒子經(jīng)常采用分散在溶液中進(jìn)行收集。尺寸較大的粒子容易沉淀下來．當(dāng)粒徑達(dá)納米級(jí)(1—100nm)，由于布朗運(yùn)動(dòng)等因素阻止它們沉淀而形成一種懸浮液(水溶膠或有機(jī)溶膠)。這種分散物系又稱作膠體物系，納米微粒稱為膠體。即使在這種情況下，由于小微粒之間庫侖力或范德瓦耳斯力團(tuán)聚現(xiàn)象仍可能發(fā)生。如果團(tuán)聚一旦發(fā)生，通常用超聲波將分散劑(水或有機(jī)試劑)中的團(tuán)聚體打碎。其原理是由于超聲頻振蕩破壞了團(tuán)聚體中小微粒之間的庫侖力或范德瓦耳斯力，從而使小顆粒分散于分散劑中。為防止小顆粒團(tuán)聚可采取的幾種措施：

a、加入反絮凝劑形成雙電層

反絮凝劑的選擇可依納米微粒的性質(zhì)、帶電類型等來定。即：選擇適當(dāng)?shù)碾娊赓|(zhì)作分散劑，使納米粒子表面吸引異電離子形成雙電層，通過雙電層之間庫侖排斥作用使粒子之間發(fā)生團(tuán)聚的引力大大降低，實(shí)現(xiàn)納米微粒分散的目的。例如，納米氧化物SiO2，Al2O3和TiO2等在水中的pH高低不同(帶正電或負(fù)電)，因此可選Na+，NH4+或Cl-，NO3-異電離子作反絮凝劑，使微粒表面形成雙電層，從而達(dá)到分散的目的。

b、加表(界)面活性劑包裹微粒

為了防止分散的納米粒子團(tuán)聚也可加入表面活性劑，使其吸附在粒子表面，形成微胞狀態(tài)，由于活性劑的存在而產(chǎn)生了粒子間的排斥力，使得粒子間不能接觸，從而防止團(tuán)聚體的產(chǎn)生。對(duì)于磁性納米微粒，由于顆粒之間磁吸引力，很容易團(tuán)聚，加入界面活性劑（如油酸）使其包裹在磁性粒子表面，造成粒子間排斥作用，避免了團(tuán)聚體的生成。三、流變學(xué)

1.基本概念流體：流體是由大量的、不斷地作熱運(yùn)動(dòng)而且無固定平衡位置的分子構(gòu)成的,它的基本特征是沒有一定的形狀和具有流動(dòng)性。流體都有一定的可壓縮性,液體可壓縮性很小,而氣體的可壓縮性較大。流體的流變形態(tài)分為牛頓流體和非牛頓流體。牛頓流體：剪切應(yīng)力τ與剪切速率成正比的流體。

非牛頓流體：包括假塑性流體、塑性流體和脹流體。假塑性流體和塑性流體都屬于剪切變稀的流體，但塑性流體具有屈服值。脹流體屬于剪切變稠的流體。黏度η：是流體內(nèi)部抵抗流動(dòng)的阻力，用對(duì)流體的剪切應(yīng)力與剪切速率之比表示。

ηred為膠乳濃度(體積分?jǐn)?shù))，Φ為粒子的形狀因子，等于2.5，Ｋ為靜電引力常數(shù)(約1.35)。隨膠乳粒徑減小黏度的增加是由于粒徑愈小，膠乳比表面增大，膠乳間靜電引力增大，Mooney式中的Ｋ變大所致。

納米球形粒子顆粒的表面積與直徑平方成比例，其體積與直徑的立方成正比，即隨著顆粒直徑變小，比表面積會(huì)顯著增大。假設(shè)原子間距為0.3nm，表面原子僅占一層，粒徑在10nm以下，將迅速增加表面原子的比例。當(dāng)粒徑降到1nm時(shí)，表面原子數(shù)比例達(dá)到約90%以上，原子幾乎全部集中到納米粒子的表面。

３.納米Ａl２Ｏ３懸浮確液的身黏度下圖所勺示為教不同潛粒徑絡(luò)下，肝不同娃濃度Ａl２Ｏ３微粒吃水懸球浮液比的掃黏度欲隨剪女切速倡率變吸化曲南線。包可以乞看出夫，該尺種懸尊浮液運(yùn)呈現(xiàn)豈出黏度藍(lán)隨剪虹切速頂度增險(xiǎn)加而愛減小夏的剪趣切減煙薄行戴為。幾位楚科學(xué)昌家關(guān)誦于懸獨(dú)浮液蛙行為潑的分巖析：a、過去平通常傷認(rèn)為執(zhí)剪切歷減薄泄行為物是由涼粒子組的凝欣聚作登用所量致，但電騾動(dòng)力菌學(xué)實(shí)河驗(yàn)結(jié)求果表抬明，彎懸浮疏液中宏的粒雀子是潮非常橡分散報(bào)的，過因此，Ye腔h和Sa讓ck描s等人訂指出衡，剪營切減確薄行纖為不究能歸蒙結(jié)為謎粒子凍的凝聚作旗用，賢而是礦由布甲朗運(yùn)洲動(dòng)和肚電黏者滯效揭應(yīng)引祝起的柜。b、Kr揮ie倒ge瘋r等人量曾對(duì)押單分絨散膠闖乳粒更子的拉“中蟻性穩(wěn)捧定”皂懸浮液的傲布郎尤運(yùn)動(dòng)涉對(duì)黏剃度的辱影響夸進(jìn)行襯調(diào)查吩，觀瘡察到焰剪切碎減薄瘦行為勤及高剪酒切極造限黏中度和寫低剪辱切極煩限黏至度。拴對(duì)于碰濃度集為50楚vo聽l％（非黑法定計(jì)棋量單牛位）粒子領(lǐng)直徑鬧為15波0n漸m的懸車浮液識(shí)高剪拖切極瞧限黏槳度是零低剪切確極限征滯度勞的兩降倍。約隨著糧濃度勒減小慕和?；\子直解徑的溝增加儲(chǔ)，兩臟個(gè)極限榨值的他差快絡(luò)速減細(xì)小。而上閣圖表旦明，顫濃度驗(yàn)為38芬vo開l％，歪粒徑蘇為約10已0n直m的Ａl２Ｏ３懸浮乞液的租高剪檔切黏達(dá)度是雜低剪價(jià)切黏獄度的鳳三倍六。這煎與Kr展ie楚ge潑r的結(jié)偏果有矛曠盾。由于兵Ｋri渠eg壟er調(diào)查桶的懸堪浮液羨是電敲中性狐的，而磚Ａl２Ｏ３懸浮液則巡壽不是身電中顛性，換因此Ye賓h和Sa杜ck萌s認(rèn)為閣，Ａl２Ｏ３懸浮塌液行為與的Ｋri段eg的er調(diào)查立的懸彈浮液洽行為泛的差騎別是富由于敘在Ａl２Ｏ３懸浮墊液中蜓電黏白滯效廚應(yīng)引獅起的拋。特別摘是粒亡子表蒸面電尸荷密度和逗Ｚet舒a勢(shì)增疼大和服離子攝強(qiáng)度候及粒與徑減行小時(shí)治，電恥黏滯答效應(yīng)背對(duì)黏悅度的影惱響變付得很省重要危，它耽的影說響比找布朗各運(yùn)動(dòng)責(zé)大得戒多，凡從而晌可能政導(dǎo)致在顯高低借剪切暮速度鑒下黏鬧度變喊化幾妙個(gè)數(shù)異量級(jí)杠。３.磁性皇液體種的黏才度在前調(diào)面各構(gòu)節(jié)所失述的嗽磁性每材料雕中，扒不論抽它是資單晶僑的還浴是多捉晶的，蕉金屬豬的還寧是氧辨化物奏的，嚴(yán)晶態(tài)商的還色是非只晶態(tài)散的，傻塊狀擔(dān)的還白是薄膜筋狀的舅都屬姜固體逢?duì)顟B(tài)質(zhì)，而榮本節(jié)遲所論盾述的伴卻是毯液態(tài)艷磁性儀材料來，以下峰簡稱猶為磁液。㈠磁漏液的闊基本掌知識(shí)a.疼“磁性達(dá)液體撇”的矩由來19村63年，辯美國棒國家值航空溪與航盒天局指的帕沿彭首牢先采映用油瓜酸為表面撐活性昨劑，果把它仔包覆侮在超筆細(xì)的Fe3O4微顆慕粒上(直徑依約l0桌nm勤)并高對(duì)度彌鎮(zhèn)散于珠煤油(基液)中，萌從而唇形成盼一種緩穩(wěn)定說的膠撫體體修系。在磁銹場作廚用下華，磁艦性顆搭粒帶澡動(dòng)著甩被表垃面活今性劑荒所包斥裹著躲的液娛體一起示運(yùn)動(dòng)朋，因桃此，貓好像踏整個(gè)愚液體瓜具有磚磁性速，于常是，載取名宿為磁撐性液體封。生成寺磁性蔑液體慮的必懼要條銅件是柳強(qiáng)磁賤性顆嚴(yán)粒要合足夠變小，逃以致可以逐削弱帽磁偶臉極矩稼之間艦的靜蓬磁作貿(mào)用，鉛能在償基液勒中作查無規(guī)玻則的牧熱運(yùn)動(dòng)憑。b.表（聽界）筋面活孫性劑裝存在澇的必兄要性為了即防止艙顆粒仰間由煮于靜奴磁與朗電偶柔矩的堂相互設(shè)作用振而聚并集成團(tuán)，錦產(chǎn)生補(bǔ)沉積疲，每窗個(gè)磁鏈性微隨顆粒瓦的表兔面必袍需化學(xué)奴吸附慮一層幟長鏈的高糟分子(稱為具表面仔活性負(fù)劑)，高分派子的贈(zèng)鏈要眾足夠協(xié)長，癥以致依顆粒接近慚時(shí)排神斥力偶應(yīng)大青于吸鄭引力夢(mèng)。此作外，屠鏈的路一端薯應(yīng)和醬磁性甩顆粒竭產(chǎn)生化練學(xué)吸革附，筋另一否端應(yīng)描和基候液親化和，沾分散疑于基嘩液中腹。由塊于基缺液不同架，可南生成巴不同鑒性能雖、不基同應(yīng)架用領(lǐng)氧域的甘磁性親液體粱，如粥水基削、煤油然基、匹短基撒、二所醋基閃、聚李苯基府、硅穴油基斧、氟供碳基飾等。到目鞭前為練止，典由于鴨還未綿發(fā)現(xiàn)牙居里各溫度洗高過套熔點(diǎn)烏的材寧料，因此偽真正蛙的液氧態(tài)強(qiáng)攝磁性觸材料炕尚在早探索畝之中杜，本寫節(jié)所山論述俊的磁所液是磁批性微衫粒通佳過界班面活材性劑腹高度兵分散寺于載喚液中辛而構(gòu)織成的成穩(wěn)定葡膠體體副系。增它既伴具有住強(qiáng)磁陰性，峽又具備有流兆動(dòng)性技，在途重力聯(lián)，電眉磁力捉作用下校能長臉期穩(wěn)皇定地墨存在觸，不傭產(chǎn)生蒸沉淀嫁與分傘層。c、界面兔活性河劑的乳選用主要枯是讓自相應(yīng)跪的磁拒性微鳳粒能凈穩(wěn)定河地懸書浮在腐載液誘中，這對(duì)補(bǔ)制備輕滋液樣來說生是至劇關(guān)重絮要的押，它斤關(guān)系牢到磁徒液是何否可竊以制屢成，樣其穩(wěn)傾定性脾是否鴨符合印要求擱等．至一般速可供含應(yīng)用異的界圈面活伸性劑遲見下敏表d.磁性闊液體控的主上要應(yīng)艦用①作貓防塵寬密封利用書磁性焦液體宰可以撈被磁檔控的廉特性件，人饒們利莫用環(huán)挽狀永乘磁體智在旋轉(zhuǎn)貌軸密貿(mào)封部棒件產(chǎn)林生一補(bǔ)環(huán)狀嗎的磁替場分惑布，漿從而紋可將翼磁性同液體竿約束在右磁場徑之中轟而形揮成磁橫性液住體的角“O”形環(huán)束，且疊沒有格磨損議，可眾、以做敞到長殿壽命月的動(dòng)形態(tài)密客封。島這也億是磁毅性液制體較有早、則較廣欄泛的球應(yīng)用之壩一。湯此外雀，在仍電子渣計(jì)算價(jià)機(jī)中浙為防刪止塵卡埃進(jìn)沉入硬蹦盤中披損壞惑磁頭與太磁盤事，在漿轉(zhuǎn)軸蘋處也饒已普巖遍采鉗用磁扎性液泛體的配防塵妙密封。在精驅(qū)密儀棵器的忙轉(zhuǎn)動(dòng)午部分鈴，如X射線談衍射顫儀中跪的轉(zhuǎn)焦靶部賣分的寇真空、兩密封話，大科功率素激光羽器件約的轉(zhuǎn)他動(dòng)部炕件，后甚至癥機(jī)械逼人的云活動(dòng)味部件亦壺采用念磁性釘液體師密封既法。凍此外惠，單蒸晶爐僚提拉異部位筑、真謝空加碑熱爐等養(yǎng)有關(guān)對(duì)部件姥的密勁封等顫，磁候性液栽體是襲較為趴理想別動(dòng)態(tài)才密封兆方式感之一。磁性懼液體冠是具峽有強(qiáng)惱磁性摩的液爸態(tài)納播米材僵料。幟它由越強(qiáng)磁舞性材遺料微告粉(Fe3O4粉糟、Fe氣-C賢o粉等)和一控種液殼體(如水婆、油故或脂遺等)再加藥上少喘量表趕面活圣性劑蒙，在眠特定醬的工棕藝條笛件下輩制成灑穩(wěn)定毛的膠些體溶惑液。在本恭圖中云，磁帆性液絨體受之到外僻磁場譯的影勢(shì)響，慢在磁須場力餐的作褲用下并，磁勾性液明體團(tuán)叔聚在桌一起紛并隨或外磁嫩場變夸化而愚運(yùn)動(dòng)車。邁如左慰圖磁液瞇爬坡，在塵傾斜果的玻免璃管竟內(nèi)裝擴(kuò)有磁糞性液鋸體。宇玻璃爸管底夫部裝撿有一輔排7個(gè)電漆磁鐵替，通插過交窮替通逢斷電編，使突線圈蘇中磁到場變外化，西控制良磁性忠液體救的運(yùn)后動(dòng)。②芹作新料的潤肺滑劑艦。通常階潤滑嬌劑易魂損耗疲、易證污染展環(huán)境匹。磁帳性液混體中班的磁播性顆粒豆尺寸殿僅為10單位康，因鋤此，在不會(huì)描損壞角軸承芹，而甩基液抬亦可券用潤滑油晚，只嘴要采畏用合城適的城磁場仗就可殼以將等磁性丈潤滑攏油約強(qiáng)束在倘所需影的部位具。③呈增進(jìn)裙揚(yáng)聲雜器功河率。在音弦圈與惡磁鐵盛間隙倘處滴幟入磁當(dāng)性液歲體，敘由于珠液體侄的導(dǎo)橋熱系級(jí)數(shù)比空登氣高5~差6倍，眠從而真使得阻在相沃同條貴件下地功率披可以奔增加1倍。燒磁性液體比的添更加對(duì)協(xié)頻響禮曲線食的低環(huán)頻部扶分影雖響較讓大，陡通常獅根據(jù)漠揚(yáng)聲全器的結(jié)構(gòu)艱，選觀用合讀適粘枕滯性虛的磁滲性液龜體，攝可使耐揚(yáng)聲畢器具普有較迅佳的乓頻響曲線甜。④作阻漲尼器誤件磁性反液體黨具有野一定勁的粘鋤滯性墊，利富用此勞特性握可以拐阻尼渠掉不麻希趴望的似系統(tǒng)量中所砍產(chǎn)生形的振纖蕩模蓬式。錢例如鴿，步傻進(jìn)電合機(jī)是喉用來徑將電壤脈瘋沖轉(zhuǎn)段換為卡精確仰的機(jī)略械運(yùn)傳動(dòng)，酷其特弦點(diǎn)是燈迅速禾地被判加速臺(tái)與減侵速，慕因此暗，常沙導(dǎo)致錫系統(tǒng)嚴(yán)呈振沸蕩狀田態(tài)。沸為了設(shè)消除鐮振蕩精而變胳為平孟滑的慚運(yùn)皂動(dòng)，訪僅需喬將少駛量磁濱性液籮體注稍入磁鍬極的轟間隙舌中，秩在磁造場作翅用下筑磁方性液辯體自略然地決定位仔于轉(zhuǎn)輛動(dòng)部凳位。猛下圖撓為磁山性液滴體阻變尼器靈件。⑤應(yīng)用本比重舅不同膜進(jìn)行歐礦物誘分離磁性饅液體蝴被磁皆化后辟相當(dāng)雙于增咳加磁處壓力總，以方致在業(yè)磁性尋液體農(nóng)中的奮物體犬將會(huì)究浮起似，好泛像磁筒性液財(cái)體的塘視在成密度才隨著繼磁場努增加胳而增癥大。扶利用減此原嘉理可渣以設(shè)盯計(jì)出綱磁性桌液體愈比重籍計(jì)，脹磁性申液體漲對(duì)不藥同比蛇重的標(biāo)物體律進(jìn)行錦比重謝分離儉，控宰制合旁適的放磁場撲強(qiáng)度探可以砍使低衡于某棒密度透值的幕物體膜上浮序，高華于此況密度弦的物迎體下圖沉，筍原則投上可滑以用矮于礦較物分胡離。友例如塞，使叫高密胸度的巖金與竊低密炕度的皺砂石寺分離濕，亦鎖可用顏于城蹲市廢鵝料中被金屬劫與非供金屬伴的分前離。澡下圖牙為磁古性液禮體選歌礦分舍離示比意圖幫。⑥用作勝磁記湯錄材秧料近年桃來各典種信振息量摘飛速薯增加遲，需蜓要記鳥錄的好信息音量也懼不斷增飾加，蝴要求休記錄光材料帆高性漆能化刪，特站別是謙記錄福高密耳度化席。高鍵記錄密嚴(yán)度的絞記錄徑材料壁與超凳微粒界有密字切的月關(guān)系話。若遇以超甜微粒襪作記攀錄單元梯，使莖記錄罷密度炒大大虧提高撞。磁性炮液體眨還有部其他摟許多蹤蝶用途航，如宗儀器在儀表稻中的蘭阻尼秤器、祝無聲快瓶速的企磁印蓬刷、稼磁性頌液體僅發(fā)電勢(shì)機(jī)、杜醫(yī)療刑中的購造影詳劑等灑等，芳不再一超一列羊舉，尤今后經(jīng)還可浪開拓判出更番多的蜘用途奇。（二租）磁山液的苦黏度磁性并液體標(biāo)的黏點(diǎn)度是扯衡量能磁液算的一呢個(gè)重遵要參雪數(shù)?；@納米雹微粒脅在磁液竿中流吃動(dòng)性將好，榴磁液捏黏度良低，屋反之蛋，磁鵝液黏食度大所。影歷響磁杏液黏度攪的因慶素很鎖多，腔最重怎要的頂是磁慈液中鍛微?；值捏w牽積百微分?jǐn)?shù)隆、載江液的黏灶度、諷界面暢活性主劑的杜性質(zhì)攝。當(dāng)磁猶液中政含磁趴性微谷粒較辯多時(shí)兇，其記黏度竄與濃算度關(guān)寶系可患用下怎式表示辰：式中痕，ηs為磁敞液的臣黏度烤；η０為載常液的駐黏度蝕；Φ為微劈燕粒體積百吩分?jǐn)?shù)(包括裁表面旺吸附幼層的呈厚度)；Φc為液杰體失堵去黏脂性時(shí)乏的臨界濃惜度。仔細(xì)漁分析婆，隨你流體竿動(dòng)力附學(xué)應(yīng)給力的宅增加漿或磁節(jié)應(yīng)力俱的減獵小，并相對(duì)黏猶度下漸降。雹因此諷在某刑種意貌義上太來說磁液正的流洪動(dòng)性仍和外繪加磁但場對(duì)磁積液的宮相對(duì)氏黏度銜的變鳥化起匆著重策要的把作用復(fù)。一般交來說暗，區(qū)治域1為高毛黏度邊區(qū)，爬區(qū)域2為相接對(duì)黏判度迅服速衰憑減區(qū)柜，區(qū)征域3為低盯黏度區(qū)。磁性齒微粒降的粒斤徑及口其表膛面吸凍附界盟面活林性劑稈的層久厚對(duì)擾磁液旨的流動(dòng)碼性影犧響很尊大。例如匠，在譯區(qū)域2中包令含有塞界面肯活性蔥劑的巾粒子的耽粒徑(d＋２δ)，δ為吸圍附層屋厚度打，d為無泡吸附自層粒榜子直黨徑與磁品性粒需子直黎徑之漏比(d＋２δ)／d＝2.