[发明专利]一种磁纳米金属流体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于磁性流体技术领域，特别涉及一种磁纳米金属流体及其制备方法。

背景技术

自从发现磁流体的磁流变效应以来，磁性流体作为一种新型的智能材料引起了广泛关注。在流体中加入磁纳米颗粒以后，磁性微粒和基液的混合使得流体既有普通磁性材料的磁性，又有流体的流动性。在外部磁场的作用下，流体的流动性质会发生很大变化，甚至可以失去流动性，在磁场撤去以后，流体的流动性又可以迅速恢复。这种转换使得流体的弹性、塑性、粘性、流动特性、磁化性、导电性、传热性以及其他物理性质都发生显著的变化。这种流体特性的转换可逆、可控，能量消耗低，温度稳定，安全可靠。磁性流体独特的流变特性使得其在航空、航天、汽车工业、液压传动、生物医疗等领域具有十分广阔的应用前景。

磁流体本身是一种胶体系统，磁纳米颗粒的很关键的一点是需要有一种适宜的液体作为液态载体，目前的磁纳米流体基液主要有水、烃类、煤油、汞、脂类有机化合物等。这些基液的优点是密度较小，流动性好，水基磁纳米流体甚至还有很好的生物相容性。但是水和有机物基液的缺点也非常突出，他们的导电导热性很差，挥发性太强，容易泄露等。这将大大限制水基和有机物基磁纳米流体在某些领域的使用。比如在某些密封或者传感器的应用中，就有可能需要一种导电导热性很好，不容易挥发的磁纳米流体。

目前配置磁纳米流体的方法比较成熟的也只是针对水基磁纳米流体，例如表面活性剂法、表面接枝法、微乳液法等。其他方法如真空蒸发-分解法、火花电蚀法、等离子体法等则需要非常复杂的操作，消耗能量大。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何提供一种磁纳米流体及其快速高效的制备方法，使其能够快速高效地得到一种高热导率、高电导率、流动性好、不易挥发和泄露的磁纳米流体。

（二）技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种磁纳米金属流体，其特征在于，包括：液态金属镓、铟、锡、锌、铋、铅、铬、汞、钠、钾、铯或其二元、多元合金，以及添加于其中的磁纳米颗粒，所述磁纳米颗粒与所述液体金属/合金的体积比小于或者等于50%：1。

优选地，所述磁纳米颗粒的粒径为1～900nm，所述磁纳米颗粒的外表面采用二氧化硅包覆。

优选地，所述二氧化硅包覆方法为沉积法和溶胶凝胶法，包覆的二氧化硅厚度为小于或者等于20nm。

优选地，所述磁纳米颗粒为铁氧体颗粒、金属颗粒或铁磁性氮化物颗粒。

优选地，所述铁氧体颗粒为Fe₃O₄、CoFe₂O₄、ZnFe₂O₄或MnZnFe₂O₄。

优选地，所述金属颗粒为：铁、镍、钴、钆或其合金；或者，铁、镍、钴、钆中的至少一种和铜、铝、铁、金、银、镁、钙、钡、镍、锌、铬、钒、铌、钐、钨、钛、铷、镉、镨、镝、铽或锑金属中的至少一种的合金；或者，铁、镍、钴、钆中的至少一种和Si、B非金属中至少一种的合金。

优选地，所述液态金属镓、铟、锡、锌、铋、铅、铬、汞、钠、钾、铯的二元、多元合金包括：镓铟、镓锡、镓汞、镓钠、镓钾、镓铯、铋铟二元合金；镓铟锡、镓铟汞、镓铟钠、镓铟钾、镓铟铯、镓锡汞、镓锡钠、镓锡钾、镓锡铯、镓汞钠、镓汞钾、镓汞铯、镓钠钾、铋铟锡三元合金；镓铟锡汞、镓铟锡钠、镓铟锡钾、镓铟锡铯、镓铟汞钠、镓铟汞钾、镓铟汞铯、镓锡汞钠、镓锡汞钾、镓锡汞铯、镓铟钠钾、镓锡钠钾、镓汞钠钾、镓铯钠钾、铋铟锡锌四元合金；以及由铅、铋、锡、铜、铝或铬中的一种或多种与上述合金配制而成的中低温多元合金。

优选地，所述铁磁性氮化物为Fe_xN，其中，2<x<8。

优选地，所述磁纳米颗粒采用化学共沉淀法、微乳液法、超声沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法、相转移法、外加场法、自蔓延高温燃烧法、介质分散法、机械球磨法、喷雾热解法、超临界法、化学镀法或直流电弧等离子体法制成。

另一方面，本发明还提供一种磁纳米金属流体的制备方法，所述方法包括如下步骤：

步骤S1，选择金属镓、铟、锡、锌、铋、铅、铬、汞、钠、钾、铯或其二元、多元合金，通过加热使金属/合金液化；