Colloidal Magnetic Fluids pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Odenbach, Stefan 编

出品人:

页数:430

译者:

出版时间:

价格:$ 123.17

装帧:

isbn号码:9783540853862

丛书系列:

图书标签:

磁流体
胶体化学
纳米材料
磁性材料
流变学
物理学
材料科学
化学
应用物理
磁性纳米颗粒

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具体描述

Research into the fascinating properties and applications of magnetic fluids - also called ferrofluids - is rapidly growing, making it necessary to provide, at regular intervals, a coherent and tutorial account of the combined theoretical and experimental advances in the field. This volume is an outgrow of seven years of research by some 30 interdisciplinary groups of scientists: theoretical physicists describing the behaviour of such complex fluids, chemical engineers synthesizing nanosize magnetic particles, experimentalist measuring the fluid properties and mechanical engineers exploring the many applications such fluids offer, in turn providing application-guided feedback to the modellers and requests for the preparation of new fluid types to chemists, in particular those providing optimum response to given magnetic field configurations. Moreover, recent developments towards biomedical applications widens this spectrum to include medicine and pharmacology. Consisting of six large chapters on synthesis and characterization, thermo- and electrodynamics, surface instabilities, structure and rheology, biomedical applications as well as engineering and technical applications, this work is both a unique source of reference for anyone working in the field and a suitable introduction for newcomers to the field.

磁性流体：从基础原理到前沿应用的探索之旅磁性流体，一种将微小磁性颗粒悬浮于载液中形成的特殊物质，以其独特的磁响应性和流动性，在科学研究与工程应用领域展现出迷人的潜力。本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，探索磁性流体的基本原理、制备方法、关键特性，以及其在众多前沿领域中的革新性应用。我们不仅会深入剖析磁性流体得以运作的微观机理，更会着眼于其宏观表现，为读者勾勒出一幅由基础科学驱动技术进步的清晰图景。第一章：磁性流体的构成与微观世界本章将首先追溯磁性流体的历史渊源，简要介绍其早期发展和概念的演变。随后，我们将聚焦于构成磁性流体的核心要素：磁性颗粒。我们将详细探讨不同类型的磁性颗粒，包括但不限于四氧化三铁（Fe₃O₄）、磁赤铁矿（γ-Fe₂O₃）以及其他铁氧化物和合金颗粒。对于这些颗粒的尺寸、形貌、晶体结构以及它们如何影响磁性流体的整体性能，都将进行细致的阐述。颗粒的表面性质同样至关重要。本章将重点介绍用于稳定磁性流体的表面活性剂或稳定剂，解释它们如何通过静电排斥、空间位阻或两者结合的方式，防止磁性颗粒发生聚集，从而确保流体的长期稳定性。我们将分析不同表面处理方法对颗粒分散性、磁响应性和环境适应性的影响，并讨论如何根据具体应用需求选择最合适的表面修饰策略。最后，本章将深入探讨磁性颗粒在载液中的分散机制。我们将阐明范德华力、磁偶极相互作用以及溶剂分子与颗粒表面之间的相互作用，是如何共同作用以维持一个动态平衡的悬浮体系。理解这些微观层面的相互作用，是掌握磁性流体宏观行为的关键。第二章：磁性流体的制备与表征技术本章将全面介绍磁性流体的各种制备方法，从经典的化学共沉淀法，到更精细的溶胶-凝胶法、微乳液法以及机械研磨法等。我们将详细解析每种方法的工艺流程、优缺点，以及对产物颗粒尺寸、均匀性和磁性的影响。对于每种制备方法，还将探讨如何通过控制反应条件（如pH值、温度、反应物浓度、螯合剂的使用等）来优化制备过程，获得高质量的磁性流体。颗粒尺寸和形貌的精确控制是获得优异性能磁性流体的基础。本章将介绍多种表征技术，包括透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）等用于观察颗粒的微观形貌和尺寸分布。X射线衍射（XRD）则用于分析颗粒的晶体结构和相组成。磁性流体的磁学性质是其核心特征。我们将详细介绍用于表征磁性流体磁性的技术，如振动样品磁力仪（VSM）和超导量子干涉仪（SQUID），通过测量饱和磁化强度、矫顽力、剩磁等参数，来评估磁性流体的磁响应能力。此外，低场核磁共振（LF-NMR）等技术也将被提及，用于研究磁性颗粒对周围溶剂分子弛豫时间的影响，这对于理解磁性流体在生物医学领域的应用至关重要。第三章：磁性流体的宏观行为与物理特性本章将转向磁性流体的宏观表现，深入探讨其独特的物理特性。我们将详细阐述在外磁场作用下，磁性流体内部发生的相变现象，如棘刺状结构的形成（Dendritic structures）及其演变过程。这一现象不仅是理解磁性流体宏观磁响应的关键，也为许多应用提供了灵感。粘度是流体的重要参数，而磁性流体的粘度具有显著的磁场依赖性。本章将详细介绍磁粘性效应（Magnetoviscous effect），解释在外磁场作用下，颗粒链的形成如何导致流体粘度增加，并讨论影响磁粘性效应的因素，如颗粒浓度、尺寸、磁场强度和梯度等。我们将探讨粘弹性行为，即磁性流体在不同形变速率下展现出的复杂流变特性。此外，热学性质，如导热系数和比热容，以及光学性质，如磁光效应（Magneto-optic effects），也将被纳入讨论。我们将分析磁性颗粒如何影响流体的热传导能力，以及在外磁场作用下，磁性流体如何影响光的传播和偏振。这些基础物理特性的深入理解，为后续应用章节奠定了坚实的基础。第四章：磁性流体在密封与减震领域的应用磁性流体凭借其独特的无接触密封特性，在多个高科技领域扮演着不可或缺的角色。本章将重点介绍磁性流体密封技术，包括其基本原理、结构设计以及在不同应用场景中的优势。我们将详细解析磁性流体在真空设备、回转轴承、气体密封等方面的应用，强调其在高真空度、长寿命、低摩擦以及环境适应性方面的突出表现。除了密封，磁性流体在减震和阻尼领域也展现出巨大的潜力。本章将探讨磁性流体阻尼器的工作原理，分析其如何通过控制流体在磁场中的流动阻力来实现高效的能量耗散。我们将讨论其在汽车悬挂系统、精密仪器减震、桥梁减震等工程应用中的实例，阐述其相比传统阻尼器在调节范围、响应速度和维护方面的优势。第五章：磁性流体在生物医学领域的应用磁性流体在生物医学领域的应用是当前研究的热点之一，其生物相容性和可控的磁响应性使其成为诊断和治疗的有力工具。本章将深入探讨磁性流体在磁共振成像（MRI）造影剂方面的应用，解释其如何增强图像对比度，提高诊断的准确性。更令人振奋的是，磁性流体在药物递送和靶向治疗中扮演着关键角色。我们将详细介绍如何利用磁性流体作为药物载体，通过外部磁场引导其精确到达病灶区域，从而提高药物的局部浓度，降低全身毒副作用。此外，磁性流体在肿瘤热疗中的应用也将被详细阐述，讨论如何通过磁场诱导磁性颗粒升温，实现对癌细胞的选择性杀伤。本章还将涉及磁性流体在细胞分选、生物传感以及微流控芯片中的应用，展示其在生命科学研究和临床诊断中的广泛前景。第六章：磁性流体在能源与环境领域的应用在能源和环境领域，磁性流体同样展现出其独特的价值。本章将重点介绍磁性流体在能源捕获与储存方面的潜在应用，例如，在热电转换、能量收集等方面，磁性流体的特殊结构和磁响应性可能带来新的解决方案。在环境治理方面，磁性流体也发挥着重要作用。本章将深入探讨磁性流体在污染物吸附与分离中的应用。例如，利用经过表面改性的磁性流体，可以高效吸附水体中的重金属离子、有机污染物或微生物，随后通过外部磁场将其轻松分离，实现对环境的净化。此外，本章还将探讨磁性流体在磁流体发电机、磁流体热泵等新兴能源技术中的应用，以及其在催化反应、分离技术等环境工程领域的潜力。第七章：磁性流体的未来展望与挑战展望未来，磁性流体领域仍有巨大的发展空间和挑战。本章将对当前的研究热点和潜在的未来应用进行总结和展望，例如，功能化磁性流体（如具有生物活性、传感能力或自修复能力的磁性流体）、多场耦合效应（如磁-热、磁-光、磁-力耦合）以及与纳米技术、人工智能的交叉融合。同时，本章也将坦诚地探讨当前磁性流体研究和应用面临的挑战，包括但不限于：提高磁性流体的磁响应强度与稳定性、降低制备成本、实现大规模工业化生产、优化其在复杂环境下的长期性能以及解决潜在的环境与健康风险等。本书的最终目标是激发读者对磁性流体这一迷人领域的兴趣，促进跨学科的合作与创新，共同推动磁性流体科学与技术向更广阔的领域迈进，为解决人类社会面临的重大挑战提供新的思路和解决方案。