第1章 纳米材料的基本概念 1
1.1 纳米材料的发展简史 1
1.2 纳米材料的物理和化学性质 3
1.2.1 纳米材料的物理性质 3
1.2.2 纳米材料的化学性质 10
1.3 磁现象与磁性材料 11
1.3.1 磁现象 11
1.3.2 磁性材料 14
1.4 磁性纳米材料和磁性流体 15
1.4.1 磁性纳米粒研究及其应用进展 15
1.4.2 磁性纳米晶材料研究及其应用进展 16
1.4.3 磁性纳米结构材料研究及其应用进展 17
1.4.4 磁性流体研究及其应用进展 18
参考文献 20
第2章 原料的处理 22
2.1 FeCl3的制备与纯化 22
2.1.1 FeCl3的物理化学性质及其用途 22
2.1.2 FeCl3的制备与纯化 23
2.2 FeSO4的制备与纯化 29
2.2.1 FeSO4的物理化学性质及其用途 29
2.2.2 FeSO4的制备与纯化 30
2.3 ZnSO4·7H2O的制备与纯化 33
2.3.1 从废锌铁合金中制备硫酸锌 33
2.3.2 从含锌废液中制备硫酸锌 34
2.4 BaCl2的制备与纯化 35
2.4.1 离子交换法 35
2.4.2 盐酸浸取法 36
2.5 其它原料的制备与纯化 38
参考文献 39
第3章 磁性纳米粒和磁性流体的制备 41
3.1 磁性纳米粒的制备 41
3.1.1 化学沉淀法 41
3.1.2 热解法 45
3.1.3 水热法 45
3.1.4 溶胶-凝胶法 49
3.1.5 微乳液法 51
3.1.6 相转移法 53
3.1.7 外加场法 54
3.1.8 自蔓延高温燃烧法 58
3.1.9 介质分散法 62
3.2 纳米粒的表面改性 64
3.2.1 物理化学原理 64
3.2.2 液相改性 65
3.2.3 气固流态化改性 69
3.3 磁性流体的制备 71
3.3.1 高能球磨法 71
3.3.2 表面活性剂法 71
3.3.3 表面接枝法 72
3.3.4 微乳液法 74
3.3.5 真空蒸发-分解法 75
3.3.6 火花电蚀法 75
3.3.7 电解沉积法 75
3.3.8 等离子体法 76
3.3.9 气相液相反应法 76
3.4 制备与改性过程的研究 76
3.4.1 产品纯度的控制 76
3.4.2 产品粒度的控制 79
3.4.3 反应动力学的研究 85
3.4.4 无机包覆中成膜与成核的竞争 87
参考文献 87
第4章 磁性纳米粒和磁性流体的表征 95
4.1 磁性纳米粒的表征 95
4.1.1 电镜观察法 95
4.1.2 电子能量损失谱 99
4.1.3 X射线衍射 100
4.1.4 比表面积法 105
4.1.5 拉曼光谱 107
4.1.6 红外光谱 109
4.1.7 穆森堡尔谱 114
4.1.8 磁特性测定——振动样品磁强计 117
4.1.9 元素测定 119
4.1.10 俄歇电子能谱仪 121
4.2 磁性流体的表征 123
4.2.1 流变测定 123
4.2.2 表面张力测定 127
4.2.3 沉降测定 130
4.2.4 激光粒度散射 135
4.2.5 原子力显微镜 137
4.2.6 稳定性测定 140
4.2.7 古埃磁天平 142
参考文献 146
第5章 磁性流体的动力学和热力学特性 149
5.1 基本概念 149
5.1.1 流体运动的分类 149
5.1.2 描述流体运动的主要方法 149
5.1.3 流体力学基本概念 149
5.1.4 流体力学基本方程 150
5.2 稳定机制 151
5.3 静力学和伯努利方程 151
5.3.1 静力学 151
5.3.2 伯努利方程 152
5.4 分子模拟预测磁流变特性 153
5.4.1 蒙特卡洛方法 154
5.4.2 格子Boltzmann方法 155
5.5 动力学基本方程及其求解 155
5.5.1 基本方程 157
5.5.2 本构方程 158
5.5.3 数值模拟基础 161
5.6 两相流和自由界面流动 162
5.6.1 两相流 162
5.6.2 磁性流体解析模型基本方程 163
5.6.3 自由界面流动 165
5.7 磁性流体的宏观动力学模拟 170
5.7.1 磁性流体-水两相流动的实验和模拟研究 170
5.7.2 磁性流体液滴形成的实验和模拟研究 173
5.8 传热特性的分子模拟 179
5.8.1 分子动力学方法 180
5.8.2 Lattice Boltzmann方法 181
参考文献 182
第6章 磁性纳米粒和磁性流体在工业领域的应用 186
6.1 磁性作用力的应用 186
6.1.1 磁性流体密封 186
6.1.2 磁流研磨 189
6.1.3 磁粉探伤 191
6.1.4 磁性流体润滑 192
6.1.5 磁性流体陀螺 194
6.1.6 磁性流体扬声器 195
6.2 磁感应悬浮力的应用 196
6.2.1 化合物提取 196
6.2.2 磁浮选 196
6.2.3 磁开关 199
6.3 磁流变液运动阻尼的应用 200
6.3.1 磁流变阻尼 201
6.3.2 磁流变减振 202
6.3.3 磁流变液制动 203
6.4 磁性涂料与屏蔽性能 204
6.4.1 磁性纳米隐身材料 204
6.4.2 磁性纳米材料的隐身机理 205
6.4.3 纳米铁氧体的吸波特性 205
6.4.4 纳米铁氧体在隐身涂料中的应用 206
6.5 光催化剂的磁分离 207
6.6 磁光效应材料 208
6.6.1 概述 208
6.6.2 应用 208
6.6.3 磁光效应材料的发展前景 212
参考文献 212
第7章 磁性纳米粒和磁性流体在生物技术和医药领域的应用 216
7.1 磁共振成像 216
7.1.1 超顺磁性氧化铁颗粒的一般性质 217
7.1.2 超顺磁性氧化铁的生物学特性 217
7.1.3 超顺磁性氧化铁对比剂的增强原理 222
7.1.4 超顺磁性氧化铁在肝脏磁共振成像中的临床应用 223
7.1.5 超顺磁性氧化铁的毒副作用 224
7.2 磁分离 225
7.2.1 核酸的纯化 225
7.2.2 蛋白质的分离 227
7.2.3 细胞的分离 228
7.3 固定化酶 230
7.4 药物传输 231
7.5 磁热疗 232
7.5.1 磁热疗的分类 233
7.5.2 磁性流体发热机制 233
7.5.3 热疗的生物学机制 235
7.5.4 磁热疗的应用 235
7.6 生物检测 236
7.7 靶向药物 237
7.8 组织修复 238
7.9 磁感染 238
7.10 展望 239
参考文献 240