X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Технический прогресс направлен на разработку более мощных, быстрых, компактных и доступных технологий. Так называемым «пределом» развития можно считать системы, размером с молекулу. Появившись совсем недавно, нанотехнологии все активней входят в область научных исследований, а из нее – в нашу повседневную жизнь. Разработки ученых все чаще имеют дела с объектами микромира, атомами, молекулами, молекулярными цепочками. Создаваемые искусственно нанообъекты постоянно удивляют исследователей своими свойствами и обещают самые неожиданные перспективы своего применения [1].

Сейчас ученые во всем мире занимаются синтезом и разработкой новых наноэлементов. Некоторых наночастицы являются хорошо известными, такие как: углеродные нанотрубки, порошок серебра (оксид серебра), графен, магнетит. Все эти и многие другие идеи находятся сейчас не только на стадии разработок, но и на этапе практического применения, поэтому автоматизация производства является актуальной проблемой. На примере магнитной жидкости будет продемонстрирована возможность частичной автоматизации [2].

Магнитная жидкость – это коллоидная система, где в качестве дисперсной фазы используют однодоменные магнитные частицы, стабилизированные в дисперсной среде с помощью поверхностно-активных веществ или полимеров. Одномерные частицы магнетита имеют средний размер ≈10 нм, поэтому попадают под определение наночастицы. Существует разнообразие магнитных жидкостей, отличаются они друг от друга различной основой (дисперсной средой) [3-5].

Синтез магнитной жидкости происходит благодаря методу химической конденсации с использованием химически чистых материалов. Этот способ основан на получении высокодисперсного магнетита действием раствора щелочи на водный раствор двух- и трехвалентного железа и пептизации его в растворителе, содержащем ПАВ.

В основе метода лежит химическая конденсация высокодисперсного магнетита [6]:

2FeCl3·6H2O+FeSO4·7H2O+8NH4OH Fe2O3+6NH4Cl+(NH4)2SO4+23H2O

Реагенты должны использоваться в следующих пропорциях: FeCl3·6H2O и FeSO4·7H2O (в соотноше- нии 2 к 1). и последовательности: первоначально готовятся растворы FeCl3·6H2O и FeSO4·7H2O (в соотноше- нии 2 к 1), после они смешиваются. В качестве осадителя используется 25%- ый раствор аммиака. Процесс осаждения происходит при непрерывном интенсивном перемешивании. Ионы растворимых солей удаляют четырехкратной промывкой магнетита дистиллированной водой до рН 7—9. Затем полученный магнетит отделяют от воды. Для этого водную суспензию магнетита при перемешивании нагревают до 90°С и приливают к ней 50% - ный раствор олеиновой кислоты в керосине. При этом происходит процесс отделения воды от смеси, который необходимо тщательно контролировать для получения в дальнейшем устойчивой магнитной жидкости. В результате образуется концентрат, который состоит из частиц магнетита, покрытых ПАВ, и жидкой основы. Концентрат можно диспергировать в любом объеме жидкой основы и получать таким образом магнитную жидкость. Основная особенность этого процесса состоит в том, что обе стадии совмещены во времени: чтобы предотвратить слипание частиц под действием сил притяжения, образование адсорбционных слоев на поверхности магнитных частиц должно происходить в момент появления последних.

Способ получения достаточно сложный, поэтому затруднительно полностью отказаться от человеческого участия, так как нужно постоянно контролировать процесс. С этой проблемой можно справиться при помощи баро-электро-термо-акустического (БЭТА) анализатора [7-8]. Преимущество такого анализатора заключается в том, что он реализует комбинированное воздействие на испытуемый образец и способен измерить его 38 параметров. В случае с магнитной жидкостью нам надо следить за концентрацией и показателем ph. Так же ближайшем будущем планируется создать базу данных, в которую будут вноситься результаты испытаний, что делает БЭТА анализатор перспективным и незаменимым исследовательским комплексом

Рыбалкина М. «Нанотехнологии для всех». М.: УРСС. 2005. 444с.

Чаплыгин А. «нанотехнологии в электронике» / А.Чаплыгин. - 2005 М.:техносфера

3. Бибик Е.Е. Приготовление феррожидкости // Коллоидн. журн. 1973. Т.35. No6.С.1141-1142.

4. Пат. 2340972 Российская Федерация, МПК Н 01 F 1/44. Способ получения магнитной жидкости / Ю. П. Грабовский, М.А. Берлин, Г.В, Яковенко, В.И, Кощеев; заявитель и патентообладатель ЗАО «НИПИ «ИнжГЕО». No 2007102100/02 ; заявл. 19.01.2007; опубл. 10.12.2008, Бюл. No34.9с.:ил.

5. Пат. 568598 Российская Федерация, МПК С 01 G 49/08. Способ получения феррожидкости / Е.Е. Бибик, И.С. Лавров, Н.М. Грибанов, Т.М, Котомина, Т.А. Варенцова; заявитель и патентообладатель Ленинградский институт им. Ленсовета-. No 2303630/26; заявл. 24.12.1975; опубл. 15.08.1977, Бюл. No 30. 2 с.

6. А.М. Стороженко исследование дисперсного состава магнитных жидкостей микроскопическими методами // Известия Юго-Западного государственного университета. – 2012. – No5, с.206-215.

7. Белозеров В.В.,Босый С.И. Диагностика опасности материалов методом баротермоэлектрометрии, сопряженной с акустической эмиссией //Фундаментальные исследования. – 2008. – No2, с.116-120..

8. Белозеров В.В., Босый С.И., Буйло С.И., Прус Ю.В., Удовиченко Ю.И. Способ термодинамического акустико-эмиссионного эталонирования и система его реализующая - Патент РФ на изобретение No 2399910 от 20.09.2010.

Код для цитирования: Скопировать