中文摘要：

采用弱外磁场辅助合成，调控Fe3O4纳米粒子形貌，研究在弱外磁场作用下，合成片状纳米Fe3O4颗粒的工艺和机理，解析弱磁场作用下片状Fe3O4纳米颗粒的生长机制及结晶动力学。将片状纳米Fe3O4颗粒经过表面改性后，填充于润滑油中制备磁性润滑剂,并对磁性润滑剂的稳定性、流变性进行分析研究。通过摩擦性能测试，研究磁性润滑剂的润滑性能，通过对磨损表面的微观分析，探索片状纳米四氧化三铁颗粒在润滑中的作用。项目设计磁性润滑剂润滑滑动轴承测试装置，研究磁性润滑剂在实际滑动轴承上的润滑效果，并通过数理分析来解析润滑的机理。本研究，采用外磁场辅助合成纳米磁性颗粒形貌，相比于常规的手段，具有控制方便、操作简单、成本低等特点，对制备高性能磁性能材料具有重要的研究价值；将片状纳米Fe3O4颗粒应用于润滑油中，将具有球形、棒状等形貌的纳米Fe3O4颗粒不具备的特性，对研究高性能润滑油具有重要的探索和实际意义。

结论摘要：

本项目采用弱外磁场（场强＜500 Gs）辅助氧化共沉淀法合成制备具有不同形貌的纳米Fe3O4颗粒；通过表面改性的方法将制备得到的Fe3O4纳米粒子分散于基载油中制备磁流体，并通过磁流体稳定性测试仪分析最佳的制备工艺，应用流变仪研究制备得到的磁流体的流变学特征；采用仿真和数值计算方法设计、优化磁流体传动装置，研究磁流体的传动性能及其与磁性粒子形貌的关系；通过四球磨擦试验机考察了磁性纳米粒子在润滑基础油中的抗摩擦性能，并对摩擦后润滑油、纳米颗粒和摩擦接触面的变化及相关的摩擦化学反应和摩擦作用机理进行了初探；还在自制的润滑装置和汽油发动机中检验了含磁性纳米颗粒的润滑油的实际润滑效果；另外，还对磁流体的强化传热效应和在直接吸收式太阳能集热器（DASC）中的应用进行了拓展研究。结果表明（1）采用弱磁场辅助氧化共沉淀法可以合成不规则、正八面体和六方片状形貌的纳米Fe3O4颗粒；且弱磁场能够加速诱导α-FeOOH向Fe3O4的相转变，缩短反应时间，提高产物纯度；（2）在未加外磁场的情况下，磁性纳米流体表现为Newtonian流体特性；在外加水平方向磁场下，其粘度和剪切应力基本不变，表现出Newtonian流体特性；在外加竖直方向磁场下，其粘度和剪切应力随外加磁场强度的增大而增大，表现出Bingham流体特性；（3）传动盘间隙对磁流体传递扭矩影响较大；而转速差对其影响较小；且纳米粒子的形貌对磁流体传递扭矩有一定的影响（正八面体的传递扭矩最大）；（4）纳米Fe3O4颗粒具有良好的抗摩擦磨损性能；尤其当纳米颗粒在润滑油中的添加量为1.5 wt%时，平均磨斑直径和平均摩擦系数均达到最低，尤其是六方片状的纳米Fe3O4颗粒的抗摩擦磨损性能更佳；摩擦后基础油性质几乎无变化；而纳米颗粒的物化性质均发生变化；摩擦化学反应促使在摩擦接触面上形成了一层或多层含Fe、FeO、Fe3O4、γ-FeOOH、γ-Fe2O3和α-Fe2O3的具有自修复作用的动态保护膜，从而降低摩擦、减少磨损；且实际应用效果良好。另外，经拓展的研究结果表明， 磁流体中Fe3O4颗粒的体积分数越大、颗粒粒径越小，其热导率越高；且磁场方向与温度梯度平行时更有利于其热导率的提高。磁流体作为DASC的工作介质时，其导热效率高于单用（乙二醇）E-G的情况；且磁场和磁流体的协同作用有利于集热效率的提高。