ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА ПО ПРОГРАММЕ ПОДГОТОВКИ БАКАЛАВРИАТА

Введение 3
ГЛАВА 1. Литературный обзор 5
1.1 Общие свойства магнитных жидкостей 5
1.2 Классификация методов синтеза магнитных наночастиц 13
1.3 Методы синтеза магнитных жидкостей 14
1.3.1 Термолиз 14
1.3.2 Метод химического соосаждения 15
1.3.3 Микроволновый метод 15
1.3.4 Метод золя-геля 15
1.5 Стабилизация магнитной жидкости 16
1.6 Области применения 19
ГЛАВА 2. Экспериментальная часть 26
2.1 Объекты и методы исследования 26
2.1.1 Поведение дисперсии в магнитном поле 27
2.1.2 Подготовка наночастиц для исследования их свойств 28
2.1.3 Распределение наночастиц по размерам 29
2.1.4 Определение химического состава 31
2.2 Синтез магнитных наночастиц магнетита Fe3O4 33
ГЛАВА 3. Результаты и их обсуждение 42
3.1 Испытание полученной дисперсии в магнитном поле 42
3.2 Исследование распределения наночастиц магнетита по размерам 45
3.3 Исследование химического состава магнетита методом ИК-спектроскопии 49
Заключение 55
Список литературы 57

Весь текст будет доступен после покупки

На сегодняшний день наночастицы и композиты на их основе привлекают все больше внимания, поскольку они находят применение в различных областях науки и техники, таких как физика, биология, медицина, нанотехнологии, машиностроение и биотехнологии. Нанотехнологии стали особенно популярными, так как наноразмерные частицы обладают уникальными физическими, химическими и механическими свойствами по сравнению с микроскопическими материалами. Например, для решения биохимических задач требуются материалы, которые объединяют магнитные свойства с наличием функциональной поверхности у наночастиц, чтобы использовать их в качестве селективных агентов для магнитно-резонансной томографии (МРТ). Магнитные наночастицы, предназначенные для биологических систем, могут быть использованы для доставки лекарственных препаратов или для магнитной гипертермии, целью которой является уничтожение опухолевых клеток [1].

Магнитные жидкости представляют собой коллоидные дисперсии магнитных материалов с наночастицами, стабилизированными полярными (вода и спирты) и неполярными (углеводороды и силиконы) средами, благодаря поверхностно-активным веществам (ПАВ). Магнитные свойства наночастиц определяются различными факторами: химическим составом, размером и формой частиц, а также взаимодействием частиц с окружающими матрицами и другими частицами.

Изменяя состояние магнитной жидкости, можно воздействовать на свойства всей ее поверхности, такие как трение, поверхностное скольжение и адгезионные характеристики. Благодаря своим свойствам, схожим с жидкими ферромагнетиками, магнитные жидкости предоставляют новые возможности для решения различных научно-технических и медико-биологических задач.

В связи с этим, проблемы получения и применения магнитных жидкостей в различных областях современной науки и техники, биологии и медицины являются актуальными.

Целью данной работы является исследование структуры, свойств и методов синтеза магнитных жидкостей.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- Изучение и анализ литературных источников по теме исследования.
- Теоретическое обоснование объекта, предмета и методов исследования.
- Синтез наночастиц магнетита Fe3O4 с использованием химического соосаждения и исследование их свойств.

Весь текст будет доступен после покупки

ГЛАВА 1. Литературный обзор
1.1 Общие свойства магнитных жидкостей

Изучение синтеза магнитных наночастиц является перспективной областью исследований, существует множество работ, посвященных получению таких частиц. В настоящее время разработаны частицы различного состава и формы, включая оксиды железа, такие как магнетит (Fe3O4) и маггемит (?-Fe2O3). Каждый метод синтеза наночастиц отличается получаемыми свойствами конечного продукта. Это связано с тем, что форма и размер частицы могут изменяться в зависимости от метода синтеза, а с уменьшением размера и переходом в наномасштабный размер, отношение поверхности к объему увеличивается, что приводит к увеличению доли поверхностных атомов относительно объемных единиц.

В случае магнитных наночастиц в основном исследуются их физические свойства, включая оптические, электрические и магнитные свойства. Особый интерес представляют магнитные свойства, поскольку исследования показывают, что в наноматериалах они проявляются иначе по сравнению с материалами макроскопического размера. К примеру, магнитный момент (рассчитанный на один атом) и магнитная анизотропия наночастиц могут быть значительно больше, чем у материалов макроскопического размера. То же самое относится и к другим магнитным свойствам, таким как температура Кюри или Нееля и поле коэрцитивности.

Магнитные наночастицы могут быть созданы на основе различных материалов, таких как железо, никель и кобальт, где каждый атом имеет ненулевой магнитный момент из-за наличия неспаренных электронов. Ферромагнитные наночастицы состоят из доменов, объединяющих большое количество атомов с магнитными моментами, которые образуют общую сеть магнитных моментов. Таким образом, результирующий магнитный момент зависит от направления магнитных моментов, и если моменты разделены случайным образом, то результирующий магнитный момент будет нулевым.

Однако, если ферромагнитные наночастицы поместить во внешнее магнитное поле, то магнитные моменты выравниваются вдоль направления этого поля, создавая общий магнитный момент. Кроме того, у магнитных наночастиц существует остаточный магнитный момент, который сохраняется после удаления внешнего магнитного поля.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Kleinauskas A., Kim J., Choi G. // Reviews in Nanoscience and Nanotechnology. 2012. P. 271.
2. Zhang Y., Chen M., Venugopal S., Zhou Y., Xiang W., Li Y. // Cell death & disease. 2011 P. 153.
3. Лапаньковои А. В. Синтез стержневидных магнитных наночастиц магнетита, модифицированных дофамином // Курсовая работа. М.: Химическии факультет. 2018. 28с.
4. Gubin, S.P., Koksharov Y.A., Khomutov G.B., Yurkov G.Y. // Russ. Chem. Rev. 2005. Р. 489.
5. Новопашин С.А., Серебрякова М.А., Хмель С.Я. Методы синтеза магнитных жидкостеи // Теплофизика и аэромеханика. 2015. Том 22, вып. 4. С. 411 – 427.
6. Сенатская. И. Магнитная жидкость [Электронныи ресурс] 12.04.2023. URL: https://www.nkj.ru/archive/articles/4971/.
7. Сучилин В.А., Грибут И.Э., Голиков С.А. Применение магнитнои жидкости в технологиях сервиса транспортных средств // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2011.
С.41 – 45

Весь текст будет доступен после покупки