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本文采用化学共沉淀-化学诱导相变法制备了γ-Fe2O3纳米微粒,用化学共沉淀法制备了ZnFe2O4纳米微粒。利用X射线能量分散谱(EDX)、X射线光电子谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、振动样品磁强计(VSM)等多种工具对所制备纳米微粒的化学成份、形貌、晶体结构、磁化性质进行了表征。采用Massart和自形成法合成了γ-Fe2O3单元磁性液体、ZnFezO4单元磁性液体,采用等体积混合法制备了γ-Fe2O3-ZnFe2O4二元磁性液体,并对此单元、二元磁性液体进行了磁化性质和磁光效应的研究。
VSM结果表明,γ-Fe2O3纳米微粒呈现亚铁磁性,ZnFe2O4纳米微粒呈现表观顺磁性,两种纳米微粒有明显的磁化性质差别。对应纳米微粒合成的磁性液体的磁化性质与其纳米微粒的磁化性质相似。对于体积分数小于1%的γ-Fe2O3-ZnFe2O4二元磁性液体,当γ-Fe2O3纳米微粒的体积分数一定,改变ZnFe2O4纳米微粒的体积分数,低场下的初始磁化率不是单调地随着ZnFe2O4纳米微粒体积分数的增加而增加。当外磁场增加足够大时,磁化性质可能随着ZnFe2O4纳米微粒体积分数的增加而增加。其原因是:在γ-Fe2O3-ZnFeO4二元磁性液体中,可成链的γ-Fe2O3纳米微粒被视作浸没在不可成链的ZnFe2O4纳米微粒的“海洋”中。在零场时,ZnFe2O4纳米微粒对γ-Fe2O3纳米微粒自组装的链和环结构的形成有影响。形成链结构会加强磁化导致初始磁化率变大;形成环结构使饱和磁化强度减小,初始磁化率变小。在.ZnFe2O4纳米微粒的体积分数较小的情况下,γ-Fe2O3纳米微粒主要形成链结构,所以初始磁化率随ZnFe2O4纳米微粒体积分数的增加而增加。在ZnFe2O4纳米微粒的体积分数较大的情况下,γ-Fe2O3纳米微粒主要形成环状结构,所以初始磁化率随ZnFe2O4纳米微粒体积分数的增加而减小。
采用圆偏振光作为入射光时,研究了γ-Fe2O3单元磁性液体、ZnFe2O4单元磁性液体、γ-Fe2Oy-ZnFe2O4二元磁性液体在均匀磁场作用下的磁光效应(双折射和二向色性效应)。实验结果表明:γ-Fe2O3单元磁性液体,其磁光效应与外加磁场和γ-Fe2O3纳米微粒的体积分数有关;ZnFe2O4单元磁性液体没有磁光效应;γ-Fe2O3-ZnFe2O4二元磁性液体,其磁光效应与γ-Fe2O3单元磁性液体相似,但是弱磁的ZnFe2O4纳米微粒体系对γ-Fe2Oy-ZnFe2O4二元磁性液体的磁光效应有调制作用。通过对此实验现象的分析讨论了磁性液体的微结构,研究了在外加磁场作用下,磁性液体的磁光效应与形成链结构的平均长度的关系。