磁双分散磁性液体的微结构及其磁化、磁光性质的调控

磁性液体通常为强磁性纳米微粒组成的胶体体系，是一种液态磁性功能材料，在材料物理和生物医学等领域具有较好的应用前景。相对于广泛研究的固态磁性薄膜，磁性液体因其纳米微粒特有的尺寸分布效应和随机的布朗运动，造成了微观机制研究的困难。本项目基于磁性液体纳米微粒的尺寸分布造成的微粒间的磁性差别，提出了磁双分散磁性液体，并从实验上控制合成由强、弱两种磁性纳米微粒(如Fe3O4、FeOOH)组成的双分散体系。通过选配体系中强、弱两种磁性微粒的构成，实现符合双分散理论模型的实验体系，在此基础上研究体系的微结构、磁化和磁光性质以及磁致二向色性和双折射现象；并重点分析双分散体系的表观饱和磁化强度、光透射驰豫过程和光学各向异性等特征物理量随组分的变化关系，揭示弱磁体系对强磁体系结构力的调变及跟随、诱导调控效应规律，进而确定磁性液体中纳米微粒的运动及演化机制。项目拓展了磁性液体的研究范围，可望发现新现象和新特性。

磁性液体通常为强磁性纳米微粒分散于一定的液态介质中构成的胶体体系。基于单元磁性液体的理论研究中提出的尺寸双分散模型——大尺寸纳米微粒形成磁性液体的场致微结构，小尺寸纳米微粒不直接形成场致结构但可对大尺寸微粒的场致结构产生调变作用从而对磁性液体的场致宏观效应，提出了由强、弱两种磁性纳米微粒构成磁双分散二元磁性液体的实际体系的思想。我们进行了磁性纳米微粒制备、磁性液体的合成及磁性液体的磁化性质、磁光效应的研究工作。通过与单元磁性液体性质的对比分析，揭示了二元磁性液体的磁化性质、场致光透射弛豫特性以及磁双折射和二向色性中弱磁体系的调变作用。探讨了这些调变作用的微结构机理。完成了项目的预期设想。此外，在本项目的研究中发展了化学诱导相变法制备磁性纳米微粒的新方法，发现了一种具有大磁光效应的非典型磁性液体。