二元磁性液體製備方法
2023-10-28 08:52:02 2
專利名稱：二元磁性液體製備方法
技術領域：
本發明屬於材料技術領域，具體涉及基於強磁性納米微粒和弱磁性納米微粒共存於基液中構成的磁性液體。
背景技術：
磁性液體是由粒徑為10nm左右的磁性納米微粒作為懸浮相分散於基液中構成的膠體懸浮液。這種液態磁性納米材料的物理性質具有響應外磁場的特性。為防止微粒團聚，法國人Massart於1980年提出了一種使鐵氧體MFe2O4(M＝Fe、Co、Mn等二價金屬)納米微粒表面吸附帶電基團，依靠靜電排斥力保持微粒分散的方法。這種磁性液體被稱作「離子型磁性液體」或者「電偶層磁性液體」。對於吸附H+的微粒形成的離子型磁性液體，微粒的帶電程度可由磁性液體中的H+與金屬原子(3價Fe和2價的M)的摩爾比即Q值反映 現有的磁性液體中的磁性納米微粒通常為強磁(鐵磁或亞鐵磁)性的納米微粒。這類強磁性納米微粒如同磁偶極子，具有固有磁矩。在磁場作用下，微粒磁矩將趨於場方向，通過相互作用形成類鏈團聚結構。因此其光學、流變學、磁學等物理性質會產生相應變化。另一方面，鐵磁或亞鐵磁納米微粒由於靜磁相互作用，在合成中難以避免地形成短鏈、閉合環等自組裝結構，使磁性液體的品質降低。
弱磁性的順磁納米微粒沒有固有磁矩，在磁場作用下會產生與磁場方向一致的感生磁矩，其懸浮液如同磁極化的微粒氣體。這種順磁液體既無自組裝結構，也不能形成場致結構。
發明內容
本發明提出了由強磁性的亞鐵磁納米微粒和弱磁性的順磁納米微粒構成的離子型磁性液體，稱之為「二元離子型磁性液體」。在這種二元離子型磁性液體中，場致結構及場致物理效應主要源於強磁部分，弱磁部分可產生調變效應。
為敘述方便，在本說明中的以下部分，「A微粒」、「A液體」代表「強磁性微粒」、「強磁性液體」；「B微粒」、「B液體」代表「弱磁性微粒」、「弱磁性液體」；「AB液體」代表「二元磁性液體」。
對於磁性液體，微粒體積分數(＝微粒體積/(微粒體積+基液體積))是一個重要的特徵參數。對於二元磁性液體，因為含有兩種磁性不同的A、B微粒，因此其微粒體積分數需有特殊的定義。根據磁性液體的微粒體積分數的一般定義，可得到二元磁性液體的體積分數為
φAB，A、φAB，B稱之為二元磁性液體中的A微粒和B微粒的分體積分數，而φAB稱之為二元磁性液體的總體積分數。對於φAB相同的二元磁性液體，若φAB，A、φAB，B不同(即φAB，A與φAB，B的比值不同)，則相應的二元磁性液體的性質會有差別。因此，由A、B兩種微粒組成的A、B二元磁性液體，其體積分數應由總體積分數φAB和兩個分體積分數φAB，A、φAB，B表徵。
本發明提出的二元磁性液體製備方法如下 製備方法一——等比分體積分數合成法 第一步通過化學共沉澱法，分別製取強磁性的亞鐵磁納米微粒即A微粒和弱磁性的順磁納米微粒即B微粒，製取得到不同磁性的兩種納米微粒； 第二步將上述A微粒和B微粒通過Massart法分別製備成相同體積分數φA＝φB＝φ0、且Q值在0.12-0.20的強磁性液體即A液體和順磁性液體即B液體(稱之為單元母液)； 第三步由VA體積的A母液和VB體積的B母液、配製成總體積分數為φAB，分體積分數為φAB，A、φAB，B的二元磁性液體母液(稱之為二元母液)。
VA、VB的關係為 VA＝VB·φAB，A/φAB，B 分體積分數為 總體積分數 φAB＝φA＝φB＝φ0 到此為止，即可得到二元磁性液體。若需要體積分數較低的二元磁性液體，則按第四步進行 第四步可加基液將高體積分數的二元母液(總體積分數為φAB＝φ0)稀釋為所需體積分數φ′AB的二元磁性液體(但分體積分數的比值恆定)。具體配製為取二元原始母液VAB體積以配製總體積分數降為φ′AB的二元磁性液體，所需添加基液體積為VC，則， 即取二元母液VAB體積，再加VC體積的基液，可配製成總微粒體積分數為φ′AB的二元磁性液體，各分微粒體積分數為 注意此步得到的二元磁性液體中，其A微粒體積分數
與B微粒體積分數
之比與原始二元母液相同。
製備方法二——等單元母液體積合成法 第一步通過化學共沉澱法，分別製取強磁性的亞鐵磁納米微粒即A微粒和弱磁性的順磁納米微粒即B微粒，製取得到不同磁性的兩種納米微粒； 第二步將上述A微粒和B微粒通過Massart法分別製備成相同體積分數φA＝φB＝φ0、且Q值在0.12-0.20範圍的強磁性液體即A液體和順磁性液體即B液體； 第三步將原始單元母液A液體和B液體分別稀釋成微粒體積分數為
和
的二次單元母液。
具體方法如下 取VA體積的原始A母液，另加基液VC1體積後，可稀釋成體積分數為
的二次A母液。
為 同理取VB體積的原始B母液，加基液VC2體積後可稀釋成體積分數為
的二次B母液。
為 第四步取相同體積的二次母液進行混合，則可得到含A微粒和B微粒的二元磁性液體。其總體積分數φAB和分體積分數φA、φB為 注意最終得到的二元磁性液體中，其A微粒體積分數(φAB，A)與B微粒體積分數(φAB，B)之比與二次單元母液的體積分數之比
相同。
本發明的優點是 1、二元磁性液體具有不同於單一強磁性微粒構成的磁性液體的性質。
2、採用本方法製備二元磁性液體，製取的兩種磁性液體在混合後能保持穩定懸浮態的兼容特性。
3、製取的兩種磁性液體在混合後不發生化學反應的兼容特性。
具體實施例方式 實例一.CoFe2O4—p-NiFe2O4二元磁性液體的製備 第一步CoFe2O4磁性液體(A液體)和p-NiFe2O4順磁液體(B液體)的製備。
(1)用共沉澱法製得亞鐵磁的CoFe2O4納米微粒，然後合成φA＝1.2％的CoFe2O4磁性液體母液，其QA＝0.16。
(2)用共沉澱法製得順磁的Ni(OH)2·2Fe(OH)3納米微粒(因Ni(OH)2·2Fe(OH)3是製備NiFe2O4物質的前驅體。因此將Ni(OH)2·2Fe(OH)3納米微粒簡寫為p-NiFe2O4納米微粒)。然後合成φB＝1.2％原始p-NiFe2O4順磁液體母液，其QB＝0.16。
第二步取VA＝VB的A、B母液進行混合，得到含A、B微粒的二元磁性液體。其φAB和φAB，A、φAB，B為 φAB＝1.2％ φAB，A＝φAB，B＝0.6％ 實例二.γ-Fe2O3—p-MgFe2O4二元磁性液體的製備 第一步γ-Fe2O3磁性液體(A液體)和p-MgFe2O4順磁液體(B液體)的製備。
(1)用共沉澱法製得亞鐵磁的γ-Fe2O3納米微粒，然後合成φA＝2％的γ-Fe2O3磁性液體母液，其QA＝0.14。
(2)用共沉澱法製得順磁的Mg(OH)2·2Fe(OH)3納米微粒(因Mg(OH)2·2Fe(OH)3是製取MgFe2O4物質的前驅體，因此將Mg(OH)2·2Fe(OH)3納米微粒簡寫為p-MgFe2O4納米微粒)。然後合成φB＝2％的p-MgFe2O4順磁液體母液，其QB＝0.16。
第二步將A母液稀釋成的二次A母液，將B母液稀釋成的二次B母液。
第三步取相同體積的二次A母液和二次B母液，可得到含A、B微粒的二元磁性液體，其φAB和φA、φB為
權利要求
1.二元磁性液體的製備方法，包括以下步驟。
第一步通過化學共沉澱法，分別製取強磁性的亞鐵磁納米微粒即A微粒和弱磁性的順磁納米微粒即B微粒，製取得到不同磁性的兩種納米微粒；
第二步將上述A微粒和B微粒通過Massart法分別製備成相同體積分數φA＝φB＝φ0、且Q值在0.12～0.20範圍的強磁性液體即A液體和順磁性液體即B液體；
第三步將A液體和B液體合成二元磁性液體，方法為
方法1由VA體積的A液體和VB體積的B液體配製成總體積分數為φAB，分體積分數為φAB，A、φAB，B的二元磁性液體母液，即得到二元磁性液體；
VA、VB的關係為
VA＝VB·φAB，A/φAB，B
分體積分數為
總體積分數
φAB＝φA＝φB＝φ0；
或，方法2(1)將步驟(二)製得的原始單元母液即A液體和B液體分別稀釋成微粒體積分數為
和
的二次單元母液，具體方法是
取VA體積的原始A液體，另加基液水VC1體積後，稀釋成體積分數為
的二次A母液。
為
同理取VB體積的原始B液體，加基液水VC2體積後可稀釋成體積分數為
的二次B母液，
為
(2)取相同體積的二次A、B母液進行混合，則可得到含A微粒和B微粒的二元磁性液體，其總體積分數φAB和分體積分數φAB，A、φAB，B為
其A微粒體積分數(φAB，A)與B微粒體積分數(φAB，B)之比與二次單元母液的體積分數之比
相同。
2、根據權利要求1所述的二元磁性液體的製備方法，其特徵在於所述步驟(三)的方法1得到二元磁性液體母液後，若需要體積分數較低的二元磁性液體，則進一步加基液水稀釋高體積分數的二元磁性液體母液，可將體積分數為φAB(＝φ0)的二元磁性液體降為體積分數為
的二元磁性液體，但分體積分數的比值恆定。具體方法為取二元磁性液體母液VAB體積以配製總體積分數降為
的二元磁性液體，添加基液體積為VC，則，
即取二元原始母液VAB體積，再加VC體積的基液，可配製成總微粒體積分數為
各分微粒體積分數為
此步得到的二元磁性液體中，其A微粒體積分數
與B微粒體積分數
之比與原始二元磁性液體母液相同。
全文摘要
本發明涉及一種二元磁性液體的製備方法，其第一步是通過化學共沉澱法，分別製取強磁性的亞鐵磁納米微粒即A微粒和弱磁性的順磁納米微粒即B微粒，製取得到不同磁性的兩種納米微粒；第二步是將上述A微粒和B微粒通過Massart法分別製備成相同體積分數φA＝φB＝φ0、且Q值在0.12～0.20範圍的強磁性液體即A液體和順磁性液體即B液體；第三步將A液體和B液體合成二元磁性液體。在這種二元離子型磁性液體中，場致結構及場致物理效應主要源於強磁部分，弱磁部分可產生調變效應。
文檔編號H01F1/44GK101488388SQ200810232870
公開日2009年7月22日 申請日期2008年10月15日 優先權日2008年10月15日
發明者建 李, 高榮禮, 韓芍娜, 張廷珍, 文榜才 申請人:西南大學