[發(fā)明專利]一種磁性多孔液態(tài)金屬材料及其制備與應用

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• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN106935353A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發(fā)明（設計）人: 汪鴻章;袁博;劉靜
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01F1/44
• 分類號: H01F1/44;H01F41/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所61215
• 代理人: 段俊濤

一種磁性多孔液態(tài)金屬材料，在液態(tài)金屬內部為多孔結構，且液態(tài)金屬內部均勻分布有磁粉，在液態(tài)金屬中加入微納米級別的鐵粉或鎳粉或鈷粉，然后加入鹽酸，攪拌反應消除氣泡，得到磁性液態(tài)金屬；其表面光滑，鐵粉與鹽酸反應后與液態(tài)金屬均勻融為一體，將磁性液態(tài)金屬置入足量鹽酸或者氫氧化鈉溶液中，加熱攪拌反應，使得液態(tài)金屬漂浮即得；或者，放置在鹽酸或者氫氧化鈉溶液后，常溫靜置，待氧化后自然膨脹即得，其密度很小可以在水面漂浮，同時具有磁性材料的特性，可以隨磁場運動，也具有液態(tài)金屬的諸多特性，如加鋁片自驅動；調整溫度可改變孔的大小，從而實現在水面上的沉浮，其制備工藝簡單，產品可具有多種用途。

技術領域

本發(fā)明屬于多孔金屬材料技術領域，特別涉及一種磁性多孔液態(tài)金屬材料及其制備與應用。

背景技術

液態(tài)金屬是在常溫下呈液態(tài)的金屬，傳統的有汞，但是其毒性限制了其應用，在低溫下呈現固體金屬性狀而在常溫或高溫下呈現液體形態(tài)。液態(tài)金屬通常以鎵金屬及其合金為主，包括鎵銦合金以及鎵銦錫合金等。其具有良好的導電性能以及導熱性能，同時具有金屬光澤，在液體狀態(tài)下具有良好的流動性能以及表面張力等特性。液態(tài)金屬具有一定的浸潤性，利用液態(tài)金屬墨水，可以制成柔性力學傳感器，也可以結合其導電性能以及流動性能制成可直接使用電力驅動的電磁泵。另外液態(tài)金屬還可以在吞食鋁片之后自驅動，有望可以在人體內進行運動或進行載藥機器人，但是由于其密度大，容易在表面浮著，并貼附在血管壁上，對血液運輸造成影響。如果能夠實現一種可以在血液中懸浮的液態(tài)金屬，那么其載藥性能會大大提升，并且也提高了安全性。之前用于體內的載藥機器人無法同時具有可變形性和磁性，可變形性在血管運動中十分重要，這樣避免由于血管尺寸的改變而導致了阻塞或破壞。之前研究的通過通電來控制液態(tài)金屬的運動，這樣對溶液的要求以及外加的設備要求非常高，如果能夠具有磁性，這樣可以通過外加磁場，而不用接觸，就可以直接引導體內液態(tài)金屬機器人運動到靶向位置?？梢詫⑺幬镏苯幼⑸涞綒饪字?，到了靶向位置后，通過改變溫度或者酸堿度從而控制藥物的釋放，因此制備一種可以懸浮多孔的具有磁性的液態(tài)金屬尤為重要。另外如果液態(tài)金屬表面容易氧化，容易附著在容器底部。這限制了液態(tài)金屬的運動能力，如果能讓液態(tài)金屬懸浮或者漂浮起來，那么其運動所受到的阻力會大大減小，因此如果能夠制備出可漂浮的磁性多孔液態(tài)金屬尤為重要。

發(fā)明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種磁性多孔液態(tài)金屬材料及其制備與應用，可以解決當前液態(tài)金屬應用中的不足，比如表面容易氧化，導致附著在表面限制運動能力；同時又增加了液態(tài)金屬的鐵磁性質，可以通過外加磁場，而不需要其他介質即可運動，其制備工藝簡單，過程可控性強，可以調整相應參數從而調控制備的效率。

為了實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：

一種磁性多孔液態(tài)金屬材料，在液態(tài)金屬內部為多孔結構，且液態(tài)金屬內部均勻分布有磁粉。其密度很小可以在水面漂浮。同時具有磁性材料的特性，可以隨磁場運動，也具有液態(tài)金屬的諸多特性。

通過調整溫度，可改變所述多孔結構的孔的大小，從而實現在水面上的沉浮。

本發(fā)明還提供了上述磁性多孔液態(tài)金屬材料的制備方法，其特征在于，包括：

步驟1，在液態(tài)金屬中加入微納米級別的鐵粉或鎳粉或鈷粉，然后加入鹽酸，攪拌約2分鐘反應消除氣泡，得到磁性液態(tài)金屬；其表面光滑，鐵粉與鹽酸反應后與液態(tài)金屬均勻融為一體。

步驟2，將磁性液態(tài)金屬置入鹽酸或者氫氧化鈉溶液中，加熱攪拌反應，使得液態(tài)金屬漂浮即得；或者，加入鹽酸或者氫氧化鈉溶液后，常溫靜置，待氧化后自然膨脹得到能夠漂浮的磁性多孔液態(tài)金屬。

所述液態(tài)金屬為鎵銦合金或者添加有錫、鉍等其他金屬的鎵銦合金。