REPOZITORIJ > REZULTATI

Povzetek

V doktorskem delu sem se posvetil predvsem spreminjanju površinskih lastnosti
superparamagnetnih maghemitnih nanodelcev. Superparamagnetne maghemitne
nanodelce sem sintetiziral iz vodnih raztopin s soobarjanjem Fe (II) in Fe (III) ionov. Pri
tem sem s časom staranja pri pH = 3 kontroliral njihovo končno velikost. Velikost
nanodelcev sem lahko spreminjal od 9,5 nm do 14,5 nm.
Površinske lastnosti maghemitnih nanodelcev sem spreminjal z adsorpcijo citronske
kisline, s prevlečenjem delcev s tanko plastjo amorfnega silicijevega dioksida in s
kovalentno vezavo (3-aminopropil) trietoksi silana.
Na sintetizirane nanodelce sem absorbiral citronsko kislino in jih dispergiral v vodi.
Visok ζ-potencial nanodelcev z adsorbirano citronsko kislino je preprečil njihovo
aglomeracijo in s tem omogočil pripravo stabilne suspenzije magnetnih nanodelcev oz.
magnetne tekočine. S spreminjanjem pogojev med adsorpcijo citronske kisline sem
spreminjal površinske lastnosti nanodelcev. Spremembe v površinskih lastnostih
nanodelcev so se odražale v spremembi deleža dispergiranih delcev v magnetni tekočini.
Magnetna tekočina je vsebovala do 2,5 ut.% dispergiranih maghemitnih nanodelcev.
Maghemitne nanodelce z adsorbirano citronsko kislino sem prevlekel s tanko plastjo
amorfnega silicijevega dioksida oz. siliko. Prevlečenje delcev s siliko je potekalo s
hidrolizo TEOS-a pri sobni temperaturi v mešanici etanol-voda. Tanka prevleka silike na
površini maghemitnih delcev zagotovi prisotnost večjega števila OH skupin v praktično
celotnem pH območju. Na podlagi posnetkov iz presevnega elektronskega mikroskopa
sklepam, da se plast silike na površini delcev tvori z heterogeno nukleacijo.
Z (3-aminopropil) trietoksi silanom (APS) sem na površini delcev zagotovil aminske
skupine. Pri tem sem primerjal vezavo APS na maghemitne delce prevlečene s tanko
plastjo silike (MD-Si) in na neprevlečene delce (MD). Vezava APS je v obeh primerih
potekala pri povišani temperaturi v mešanici voda-etanol. S konduktometrično titracijo
sem določil, da se na delce MD-Si veže do ~4,3 molekul APS/nm2, na delce MD pa le do
~1,1 molekula APS/nm2.
Poleg spreminjanja površinskih lastnosti maghemitnih nanodelcev, sem preučeval tudi
stabilnost magnetne tekočine v prisotnosti homogenega zunanjega magnetnega polja.
Stabilnost magnetne tekočine sem zasledoval z reološkimi meritvami v magnetnem polju.
Viskoznost magnetne tekočine se je do magnetnega polja 150 mT povečevala zaradi
nastanka verigam podobnih aglomeratov. Pri jakosti magnetnega polja ~200 mT je prišlo
do spremembe v reološkem značaju tekočine, ki se je iz gela spremenil v sol. Pri
magnetnem polju ~200 mT so globularni aglomerati postali energetsko bolj stabilni kot
verigam podobni aglomerati. Okrogli globularni aglomerati so v manjši meri ovirali
strujanje magnetne tekočine kot podolgovati verigam podobni aglomerati. Zmanjšanje
viskoznosti in sprememba reološkega značaja sta bila posledica preureditve verigam
podobnih aglomeratov v globularne aglomerate. Pri nadaljnjem zvišanju magnetnega
polja je viskoznost magnetne tekočine zmanjšala in pri jakosti magnetnega polja 300 mT
padla pod začetno vrednost.. Magnetni nanodelci so se posedli in niso več ovirali strujanja
tekočine, zato se je viskoznost magnetne tekočine znižala.