专利名称：二元磁性液体制备方法
技术领域：
本发明属于材料技术领域，具体涉及基于强磁性纳米微粒和弱磁性纳米微粒共存于基液中构成的磁性液体。
背景技术：
磁性液体是由粒径为10nm左右的磁性纳米微粒作为悬浮相分散于基液中构成的胶体悬浮液。这种液态磁性纳米材料的物理性质具有响应外磁场的特性。为防止微粒团聚，法国人Massart于1980年提出了一种使铁氧体MFe2O4(M＝Fe、Co、Mn等二价金属)纳米微粒表面吸附带电基团，依靠静电排斥力保持微粒分散的方法。这种磁性液体被称作“离子型磁性液体”或者“电偶层磁性液体”。对于吸附H+的微粒形成的离子型磁性液体，微粒的带电程度可由磁性液体中的H+与金属原子(3价Fe和2价的M)的摩尔比即Q值反映 现有的磁性液体中的磁性纳米微粒通常为强磁(铁磁或亚铁磁)性的纳米微粒。这类强磁性纳米微粒如同磁偶极子，具有固有磁矩。在磁场作用下，微粒磁矩将趋于场方向，通过相互作用形成类链团聚结构。因此其光学、流变学、磁学等物理性质会产生相应变化。另一方面，铁磁或亚铁磁纳米微粒由于静磁相互作用，在合成中难以避免地形成短链、闭合环等自组装结构，使磁性液体的品质降低。
弱磁性的顺磁纳米微粒没有固有磁矩，在磁场作用下会产生与磁场方向一致的感生磁矩，其悬浮液如同磁极化的微粒气体。这种顺磁液体既无自组装结构，也不能形成场致结构。
发明内容
本发明提出了由强磁性的亚铁磁纳米微粒和弱磁性的顺磁纳米微粒构成的离子型磁性液体，称之为“二元离子型磁性液体”。在这种二元离子型磁性液体中，场致结构及场致物理效应主要源于强磁部分，弱磁部分可产生调变效应。
为叙述方便，在本说明中的以下部分，“A微粒”、“A液体”代表“强磁性微粒”、“强磁性液体”；“B微粒”、“B液体”代表“弱磁性微粒”、“弱磁性液体”；“AB液体”代表“二元磁性液体”。
对于磁性液体，微粒体积分数(＝微粒体积/(微粒体积+基液体积))是一个重要的特征参数。对于二元磁性液体，因为含有两种磁性不同的A、B微粒，因此其微粒体积分数需有特殊的定义。根据磁性液体的微粒体积分数的一般定义，可得到二元磁性液体的体积分数为
φAB，A、φAB，B称之为二元磁性液体中的A微粒和B微粒的分体积分数，而φAB称之为二元磁性液体的总体积分数。对于φAB相同的二元磁性液体，若φAB，A、φAB，B不同(即φAB，A与φAB，B的比值不同)，则相应的二元磁性液体的性质会有差别。因此，由A、B两种微粒组成的A、B二元磁性液体，其体积分数应由总体积分数φAB和两个分体积分数φAB，A、φAB，B表征。
本发明提出的二元磁性液体制备方法如下 制备方法一——等比分体积分数合成法 第一步通过化学共沉淀法，分别制取强磁性的亚铁磁纳米微粒即A微粒和弱磁性的顺磁纳米微粒即B微粒，制取得到不同磁性的两种纳米微粒； 第二步将上述A微粒和B微粒通过Massart法分别制备成相同体积分数φA＝φB＝φ0、且Q值在0.12-0.20的强磁性液体即A液体和顺磁性液体即B液体(称之为单元母液)； 第三步由VA体积的A母液和VB体积的B母液、配制成总体积分数为φAB，分体积分数为φAB，A、φAB，B的二元磁性液体母液(称之为二元母液)。
VA、VB的关系为 VA＝VB·φAB，A/φAB，B 分体积分数为 总体积分数 φAB＝φA＝φB＝φ0 到此为止，即可得到二元磁性液体。若需要体积分数较低的二元磁性液体，则按第四步进行 第四步可加基液将高体积分数的二元母液(总体积分数为φAB＝φ0)稀释为所需体积分数φ′AB的二元磁性液体(但分体积分数的比值恒定)。具体配制为取二元原始母液VAB体积以配制总体积分数降为φ′AB的二元磁性液体，所需添加基液体积为VC，则， 即取二元母液VAB体积，再加VC体积的基液，可配制成总微粒体积分数为φ′AB的二元磁性液体，各分微粒体积分数为 注意此步得到的二元磁性液体中，其A微粒体积分数
与B微粒体积分数
之比与原始二元母液相同。
制备方法二——等单元母液体积合成法 第一步通过化学共沉淀法，分别制取强磁性的亚铁磁纳米微粒即A微粒和弱磁性的顺磁纳米微粒即B微粒，制取得到不同磁性的两种纳米微粒； 第二步将上述A微粒和B微粒通过Massart法分别制备成相同体积分数φA＝φB＝φ0、且Q值在0.12-0.20范围的强磁性液体即A液体和顺磁性液体即B液体； 第三步将原始单元母液A液体和B液体分别稀释成微粒体积分数为
和
的二次单元母液。
具体方法如下 取VA体积的原始A母液，另加基液VC1体积后，可稀释成体积分数为
的二次A母液。
为 同理取VB体积的原始B母液，加基液VC2体积后可稀释成体积分数为
的二次B母液。
为 第四步取相同体积的二次母液进行混合，则可得到含A微粒和B微粒的二元磁性液体。其总体积分数φAB和分体积分数φA、φB为 注意最终得到的二元磁性液体中，其A微粒体积分数(φAB，A)与B微粒体积分数(φAB，B)之比与二次单元母液的体积分数之比
相同。
本发明的优点是 1、二元磁性液体具有不同于单一强磁性微粒构成的磁性液体的性质。
2、采用本方法制备二元磁性液体，制取的两种磁性液体在混合后能保持稳定悬浮态的兼容特性。
3、制取的两种磁性液体在混合后不发生化学反应的兼容特性。
具体实施例方式 实例一.CoFe2O4—p-NiFe2O4二元磁性液体的制备 第一步CoFe2O4磁性液体(A液体)和p-NiFe2O4顺磁液体(B液体)的制备。
(1)用共沉淀法制得亚铁磁的CoFe2O4纳米微粒，然后合成φA＝1.2％的CoFe2O4磁性液体母液，其QA＝0.16。
(2)用共沉淀法制得顺磁的Ni(OH)2·2Fe(OH)3纳米微粒(因Ni(OH)2·2Fe(OH)3是制备NiFe2O4物质的前驱体。因此将Ni(OH)2·2Fe(OH)3纳米微粒简写为p-NiFe2O4纳米微粒)。然后合成φB＝1.2％原始p-NiFe2O4顺磁液体母液，其QB＝0.16。
第二步取VA＝VB的A、B母液进行混合，得到含A、B微粒的二元磁性液体。其φAB和φAB，A、φAB，B为 φAB＝1.2％ φAB，A＝φAB，B＝0.6％ 实例二.γ-Fe2O3—p-MgFe2O4二元磁性液体的制备 第一步γ-Fe2O3磁性液体(A液体)和p-MgFe2O4顺磁液体(B液体)的制备。
(1)用共沉淀法制得亚铁磁的γ-Fe2O3纳米微粒，然后合成φA＝2％的γ-Fe2O3磁性液体母液，其QA＝0.14。
(2)用共沉淀法制得顺磁的Mg(OH)2·2Fe(OH)3纳米微粒(因Mg(OH)2·2Fe(OH)3是制取MgFe2O4物质的前驱体，因此将Mg(OH)2·2Fe(OH)3纳米微粒简写为p-MgFe2O4纳米微粒)。然后合成φB＝2％的p-MgFe2O4顺磁液体母液，其QB＝0.16。
第二步将A母液稀释成的二次A母液，将B母液稀释成的二次B母液。
第三步取相同体积的二次A母液和二次B母液，可得到含A、B微粒的二元磁性液体，其φAB和φA、φB为
权利要求
1.二元磁性液体的制备方法，包括以下步骤。
第一步通过化学共沉淀法，分别制取强磁性的亚铁磁纳米微粒即A微粒和弱磁性的顺磁纳米微粒即B微粒，制取得到不同磁性的两种纳米微粒；
第二步将上述A微粒和B微粒通过Massart法分别制备成相同体积分数φA＝φB＝φ0、且Q值在0.12～0.20范围的强磁性液体即A液体和顺磁性液体即B液体；
第三步将A液体和B液体合成二元磁性液体，方法为
方法1由VA体积的A液体和VB体积的B液体配制成总体积分数为φAB，分体积分数为φAB，A、φAB，B的二元磁性液体母液，即得到二元磁性液体；
VA、VB的关系为
VA＝VB·φAB，A/φAB，B
分体积分数为
总体积分数
φAB＝φA＝φB＝φ0；
或，方法2(1)将步骤(二)制得的原始单元母液即A液体和B液体分别稀释成微粒体积分数为
和
的二次单元母液，具体方法是
取VA体积的原始A液体，另加基液水VC1体积后，稀释成体积分数为
的二次A母液。
为
同理取VB体积的原始B液体，加基液水VC2体积后可稀释成体积分数为
的二次B母液，
为
(2)取相同体积的二次A、B母液进行混合，则可得到含A微粒和B微粒的二元磁性液体，其总体积分数φAB和分体积分数φAB，A、φAB，B为
其A微粒体积分数(φAB，A)与B微粒体积分数(φAB，B)之比与二次单元母液的体积分数之比
相同。
2、根据权利要求1所述的二元磁性液体的制备方法，其特征在于所述步骤(三)的方法1得到二元磁性液体母液后，若需要体积分数较低的二元磁性液体，则进一步加基液水稀释高体积分数的二元磁性液体母液，可将体积分数为φAB(＝φ0)的二元磁性液体降为体积分数为
的二元磁性液体，但分体积分数的比值恒定。具体方法为取二元磁性液体母液VAB体积以配制总体积分数降为
的二元磁性液体，添加基液体积为VC，则，
即取二元原始母液VAB体积，再加VC体积的基液，可配制成总微粒体积分数为
各分微粒体积分数为
此步得到的二元磁性液体中，其A微粒体积分数
与B微粒体积分数
之比与原始二元磁性液体母液相同。
全文摘要
本发明涉及一种二元磁性液体的制备方法，其第一步是通过化学共沉淀法，分别制取强磁性的亚铁磁纳米微粒即A微粒和弱磁性的顺磁纳米微粒即B微粒，制取得到不同磁性的两种纳米微粒；第二步是将上述A微粒和B微粒通过Massart法分别制备成相同体积分数φA＝φB＝φ0、且Q值在0.12～0.20范围的强磁性液体即A液体和顺磁性液体即B液体；第三步将A液体和B液体合成二元磁性液体。在这种二元离子型磁性液体中，场致结构及场致物理效应主要源于强磁部分，弱磁部分可产生调变效应。
文档编号H01F1/44GK101488388SQ200810232870
公开日2009年7月22日 申请日期2008年10月15日 优先权日2008年10月15日
发明者建 李, 高荣礼, 韩芍娜, 张廷珍, 文榜才 申请人:西南大学