[發明專利]一種磁性流體/多孔網復合膜及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201911096345.0
• 申請日: 2019-11-11
• 公開（公告）號: CN110975635B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 田東亮;孫振寧;李燕;錢建剛
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/02;B01D69/12;B01D71/02;C02F1/44
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 王敏

本發明公開了一種磁性流體/多孔網復合膜及其制備方法與應用，屬于功能材料制備技術領域。本發明通過將磁性顆粒與表面活性劑、載液混合均勻得到磁性流體，并將磁性流體涂覆于無塵多孔網的表面，便在多孔網的網格內形成一層穩定的復合膜，通過改變多孔網的孔徑、磁性流體載液的組成及配比，來調節復合膜對液體的承載性能，并在磁場的作用下實現膜的開閉轉換，進而實現液體的可控滲透。本發明公開的磁性流體/多孔網復合膜的制備方法簡單、易行，且磁場控制復合膜上水滴的單向滲透過程具有響應速度快、消耗能量小、簡便快捷等優點，可以很好地應用于磁場響應液體可控滲透領域。

技術領域

本發明涉及功能材料制備技術領域，具體涉及一種磁性流體/多孔網復合膜及其制備方法與應用，尤其涉及一種微孔開閉可控復合膜的制備并將上述復合膜應用到磁場響應液體可控滲透等領域。

背景技術

液體可控滲透研究在智能分離膜、可控閥門器件、微反應器以及微流體器件等領域內具有重要的研究意義和廣泛的應用前景。基于微納米多孔結構的分離膜是可控液體滲透材料的研究熱點。通常影響液體滲透的主要因素是滲透通道的尺寸和內表面性質。而對于多孔網結構材料來說，主要影響液體滲透的因素為其網孔孔徑和表面潤濕性質。目前已經有研究人員通過改變多孔網的表面結構和潤濕性質，并結合外場(如光、電、磁、溫度等)使液體在多孔網結構材料上的表面張力和拉普拉斯壓力響應變化，實現多孔網表面的單向液體滲透。

然而，現有制備方法和實驗方法較復雜，液體滲透過程中難以中斷液體的滲透(停止液體的滲透)，即難以實現開閉可控的液體滲透。因此，多孔網結構材料上實現一種開閉可控的液體滲透仍然具有很大的挑戰性。

發明內容

有鑒于此，為解決現有技術存在的技術問題，本發明提供一種磁性流體/多孔網復合膜及其制備方法與應用。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種磁性流體/多孔網復合膜的制備方法，所述方法具體包括如下步驟：

(1)前期處理：將多孔網清洗干凈后，干燥得到無塵多孔網；

(2)配制磁性流體：通過化學共沉淀法制備納米Fe₃O₄磁性顆粒，之后加入表面活性劑包覆，再加入載液混合，在80℃左右下充分攪拌并超聲兩小時，得到均勻穩定的超順磁Fe₃O₄磁性液體。

(3)制備復合膜：將步驟(2)得到的磁性流體涂覆于經步驟(1)處理過的無塵多孔網的表面，在所述無塵多孔網的網格內形成一層穩定于空氣中不會破裂，通過磁場可實現開閉轉換的磁性流體/多孔網復合膜。

本發明公開了一種制備磁性流體/多孔網復合膜的方法，通過將磁性顆粒與表面活性劑、載液混合均勻得到磁性流體，并將磁性流體涂覆于無塵多孔網的表面，便在多孔網的網格內形成一層穩定的復合膜，其可以在磁場的作用下實現膜的開閉轉換，以解決現有技術中難以實現開閉可控的液體滲透問題，以使通過本發明公開制備的磁性流體/多孔網復合膜能夠應用在磁場響應液體可控滲透等領域。

所述步驟(1)中的干燥溫度為50-60℃，干燥時間為30min。

所述步驟(2)中，磁性顆粒的質量百分比是5-40wt％，表面活性劑為：1-5wt％，載液為：55-94wt％。

所述磁性顆粒為超順磁Fe₃O₄球形顆粒，且所述磁性顆粒的平均粒徑范圍為3nm-30μm。所述表面活性劑為油酸鈉，也可用油酸代替。

所述載液至少為葵二酸二異辛酯、長鏈烷烴礦物油中的一種，其中所述長鏈烷烴礦物油中，礦物油與長鏈烷烴的質量比的范圍為5：1～20：1。