“科学道德”这门课老师要求写《可研报告》。就是这个课题为什么可以研究。从申请项目，研究方向，研究价值等角度撰写。
要
求：电子版和手写版各上交一份 截止时间：11月30日
提交对象：写完之后交给各班班长。
备
注：关于“可研报告”有不明白的问
题，请大家“百度一下”。
磁流体的制备 可研报告
一、项目基本情况
1、课题的背景和意义
20世纪八十年代以来，人们对所使用材料的提出了越来越高的要求，传统的功能材料已经不能满足现代科学技术的要求，材料科学的发展由传统单一且仅具有承载力的结构材料，向着多功能化、智能化的方向发展。而早在1965年就被制备和应用的磁流体作为一种新型的材料而引起广泛的关注，具有广阔的发展前景，被认为是材料科学领域最具有发展潜力的新型的智能材料。
磁流体是磁性微细颗粒在表面活性剂的帮助下稳定地分散于基载液中的胶体状溶液或悬浊液。它既具有磁性材料和流体的特性，又具有利用磁场来控制流变性、热物理性和光学性能的能力，因此这种磁性液体被广泛应用于现代科技中，例如电声器件功率的增强、旋转轴的密封和润滑等；同时磁流体也被应用于医学领域，例如可以使用磁流体使药物选择性地定位于特定生理部位器官组织和细胞，也可以作为不透光的物质在X射线或核磁共振下成像来进行疾病诊断,此外磁流体作为一种新型功能材料在化工、机械、能源、冶金、环保等很多领域都得到了广泛的应用。
2、相关领域国内外技术、产业现状和发展趋势
(1)国外现状
自从上世纪六十年代美国宇航局因为太空服头盔转动密封的问题而研制出了磁流体以后，世界上许多国家的科学研究人员开始了磁流体的研究，磁流体技术因此而得到广泛的应用。现在世界上已有很庞大的磁流体生产和制备产业，许多发达国家都已经实现了工业化生产，像美国、德国都有专门生产磁流体的公司。与此同时磁流体的制备方法在不断更新，许多特殊性能的磁流体也不断的被生产出来。
（2）国内现状
而我国在磁流体制备和应用方面相对来说起步比较晚，在上世纪八十年代初期磁流体的研制才刚刚开始。国内的许多个科研院校如北方交通大学、哈尔滨化工所、山东大学、南京大学、北京钢铁研究院、西南应用磁学研究所等都相继进行了磁流体的研发。通过研究人员三十多年的不懈努力，我国在磁流体研究和应用方面取得了很大的进步。
3、主要研究内容
四氧化三铁磁流体因具有优异的磁学性能、良好的生物相容性和丰富的化学反应可选择性，在生物医药领域如核磁共振成像、组织修复、免疫测定、热疗、药物传递和细胞分离中显示了巨大的应用潜力。
本课题拟用共沉淀法制备四氧化三铁磁流体，并选取合适的PEG试剂作为稳定剂对四氧化三铁纳米粒子进行包覆。探讨PEG-Fe3O4磁流体中纳米粒子的粒径大小，PEG包覆后PEG与纳米粒子之间的结合情况，并检测PEG-Fe3O4磁流体的超顺磁性。
二、可行性分析
1、技术可行性分析
磁流体是由单分子层表面活性剂、直径小于10纳米的单畴磁性颗粒以及基载液组成的胶体溶液。这种胶体溶液实现了纳米材料、流体以及磁性材料三者的有机结合
磁流体的磁特性主要来自于磁性粒子的磁特性。由于磁性粒子的尺寸很小，一般为几纳米到几十纳米，通常小于单畴临界尺寸，因此其磁化矢量能自发磁化而达到饱和状态。当无外加磁场时，各磁化矢量之间相互抵消，因此整体看来不具有磁性，磁流体的这种特性称为超顺磁性。
到目前为止出现了许多制备四氧化三铁纳米颗粒的方法，其中主要有共沉淀法、微乳液法、溶胶-凝胶法、水解法、高温热分解法等
沉淀法是通过把沉淀剂加入到含有一种或一种以上离子的可溶性盐溶中，或者盐溶液在一定的温度下发生水解，而得到由盐溶液中的阳离子产生的沉淀物，沉淀物通过经过滤、清洗、干燥等一些程序而获得相应氧化物的方法。在制备过程中，表面活性剂、共混的方式、反应物的浓度等都是影响其结果的因素。沉淀法获得磁性四氧化三铁纳米颗粒的方法的优点是纯度高而且比较经济。目前，沉淀法大致可以分为这几种：共沉淀法、超声沉淀法、氧化沉淀法等。
本课题采用共沉淀法：
化学共沉淀法制备四氧化三铁纳米颗粒就是在一定温度下把按一定比例混合后的二价铁离子和三价铁离子的盐溶液的混合液，通过剧烈的搅拌与过量的碱（NaOH或氨水）反应制得到沉淀产物。这种方法具有的主要优点：操作方法比较简单、成本低、可以用于大量纳米颗粒生产。其反应方程式为：
Fe2++2Fe3++8OH-一Fe3O4+4H2O
2、市场需求及市场竞争力分析
由于磁性纳米颗粒在物理学理论和实际应用都有着重要的作用，所以一直以来人们都很重视磁性纳米颗粒的制备和研究。而四氧化三铁磁性纳米颗粒作为一种新型的功能材料，在磁记录材料、磁流体的基本材料和磁性颜料、催化剂等许多方面都显示出其非凡的作用。
由于四氧化三铁纳米粒子饱和磁化强度高，矫顽力较小、成本低而且容易获得，所以经常被用来制备磁流体。制备细小而均匀的超顺四氧化三铁纳米磁性粒子是获得得高稳定性、高浓度、高质量磁流体的基础和关键。
张金升等通过研究纳米四氧化三铁磁流体的共沉淀法制备工艺，获得了纳米四氧化三铁磁性流体，所制备的纳米磁性颗粒粒径在8～10 nm，最小4nm，微粒晶面清晰、结晶化比较完整。表面活性剂对磁性微粒的包覆良好，包覆厚度约1～1.5 纳米。张金升等通过对磁流体的稳定性的研究， 发现影响磁流体稳定性的主要因素有两种：磁性颗粒和表面活性剂的含量，磁性纳米颗粒含量越低，表面活性的含量剂越高，那么磁流体稳定性就越好，但是在实际应用中还要考虑到一些其他因素如：磁流体的性能和生产成本等。任欢鱼等用醇一水共热法制备的四氧化三铁磁流体在磁性和稳定性等许多方面都表现出很大的优势。
（1）催化剂载体方面
在常规催化体系中，虽然超细粒子具有很多优点如高催化活性、较高比表面积等，但是由于它的分离和回收非常困难，决定了其不能被广泛使用。许多研究人员从实用方面考虑，在做应用研究时经常选用固定状催化剂，并采用固定床反应器，以减少实验成本，但这会在很大程度上降低了催化剂的催化活性。而以四氧化三铁纳米颗粒为载体，催化剂成分包覆在颗粒表面，制得核一壳结构的催化剂超细粒子，既保持了催化剂高的催化性能，又使催化剂易于分离回收。廖振华等人采用溶胶一凝胶法制备了TiO2和SiO2以及与四氧化三铁复合的光催化剂，用含有偶氮染料结构的甲基橙水溶液为目标反应物，评价它的光催化活性。评价结果表明，所制复合光催化剂的有很高的光催化活性，同时具有可回收再利用的优点，因此其具有广阔的应用前景。
（2）生物医药方面
磁性药物在我国应用由来已久，在《本草纲目》中就有记载，磁石很久以前就被用来做药。由于四氧化三铁磁性纳米颗粒具有良好的生物相容性、生物降解性、较高的化学稳定性以及较好靶向性且无毒副作用等优点，所以它能与很多功能分子进行结合如细胞、DNA、RNA、抗体等。在生物医用的多个领域，四氧化三铁磁性纳米颗粒被广泛应用，如磁控靶向药物输送、磁共振成像、细胞标记和分离、酶的固化以及作为增强显影剂、造影剂的研究、视网膜脱离的修复手术等。
药物输送载体：
将磁性纳米颗粒和抗癌药物通过高分子聚合或溶液挥发法制备出的磁性高分子微球是一种新的缓释靶向给药系统，在足够强的外磁场作用，把这种磁性高分子微球定位于癌变部位，然后在癌变组织的细胞或亚细胞水平上发挥药效作用，以达到减少用药剂量、提高药物治疗指数、降低药物毒副作用的目的，可减轻病人的痛苦和经济负担。
磁热疗：
磁引发热疗是将癌细胞暴露在一个交互磁场中，磁场不会被活的组织所吸收，但是能够被用于活体的深层部位。当加入一个可变的磁场后，磁性纳米粒子会通过一定的物理过程产生热量。而当产生的热量超过43摄氏度时，癌细胞就会被杀死，而正常的细胞却能够承受这个温度。在动物身上对许多癌症进行了大量的试验后发现，这种方法具有加热均匀、定位准确、可靠安全等优点。
（3）磁流体是微波吸收材料
由纳米尺寸引起的小尺寸效应使纳米磁性颗粒拥有了许多一般大块材料不具备的光学特性，如光学非线性，以及光吸收、光反射过程中的能量损耗等，都与纳米微粒的尺寸有很大的决定性的关系。通过研究表明，利用纳米微粒的特殊的光学特性制备成各种光学材料将在日常生活和高技术领域得到广泛的应用。纳米颗粒的量子尺寸效应等使它对某种波长的光吸收带有蓝移现象，纳米颗粒粉体对各种波长光的吸收有宽化现象。由于磁性纳米四氧化三铁颗粒由于具有高的磁导率，因此其具有较强的微波吸收性能，可以吸收一定频率的微波辐射，是优秀的微波吸收材料，其主要应用有：在军事领域，将四氧化三铁纳米颗粒被广泛应与飞机的隐身涂料；在建筑中，四氧化三铁纳米颗粒被广泛应用于X射线的吸收材料等。
（4）磁记录材料方面
磁记录是当今信息的处理与储存的主要方式，它与自动化、信息化、国民经济和国防等许多方面都有很大的联系。磁记录发展的总趋势是高密度、小尺寸、高速度、大容量以及较低的生产成本。由于纳米四氧化三铁颗粒的粒径较小, 磁结构为单畴 而且具有非常高的矫顽力等优点，因此常常被用来制作磁记录材料。用这种纳米颗粒制作的磁记录材料具有：记录信息高密度、图形图像高质量 以及较高信噪比等优点。
三、实施计划
第一阶段：准备阶段，用4—5周时间，将实验仪器和实验药品准备妥当。
第二阶段：实验阶段，用10—15周时间，通过共沉淀法合成四氧化三铁磁性纳米粒子，分别改变反应温度、pH值、以及NaOH与Fe的摩尔比进行粒子的合成，观察反应现象，并通过X-射线粉末衍射、透射电子显微镜、紫外可见分光光度计等仪器对制备的磁性纳米颗粒进行表征。并且在最适宜的实验反应条件下，制备出四氧化三铁磁性纳米粒子，并用聚乙二醇对其进行包覆。改变加入PEG与Fe的摩尔比、PEG的分子量，观察实验现象并通过X-射线粉末衍射、透射电子显微镜红外光谱等仪器对制备的磁性纳米颗粒进行表征，得出最适宜的摩尔比例及最佳的PEG的分子量。
第三阶段：总结阶段，将实验结果进行分析总结，得出结论。
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