[发明专利]一种基于QCM及磁性微纳米纤维的磁场探测器及制备方法

权利要求书

1.一种基于QCM及磁性微纳米纤维的磁场探测器，其特征在于，以磁纺微纳米纤维薄膜或绞线作为石英晶体微天平QCM质量型传感器的敏感材料，所述磁纺微纳米纤维薄膜或绞线的纤维含有磁性纳米颗粒；所述磁纺微纳米纤维薄膜或绞线的纤维为磁性纳米颗粒/高分子聚合物复合微纳米纤维；所述的磁性纳米颗粒是γ-Fe₂O₃、Fe₃O₄、钴、镍磁性纳米颗粒或含有铁、钴、镍中一种或多种磁性元素的复合磁性纳米颗粒；所述的高分子聚合物是聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、聚己内酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。

2.如权利要求1所述的基于QCM及磁性微纳米纤维的磁场探测器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)搭建磁纺装置：所述磁纺装置包括可以控制给料速率的给料装置，纺丝喷头，喷头驱动机构和纺丝接收装置，所述纺丝接收装置包括水平设置的收集圆盘，所述收集圆盘的底部圆心处与直流无刷电机的输出轴对接联动，直流无刷电机电连接电源和控制电机转速的电机控制器，所述收集圆盘上表面以圆盘中心轴线为对称轴对称设置竖直支柱，所述竖直支柱为4个，其中1个为永磁铁，3个为金属细针，所述纺丝喷头水平设置，纺丝喷头的喷射口指向纺丝接收装置的永磁铁，所述纺丝喷头连接可带动其在竖直方向上做往复运动的喷头驱动机构，所述纺丝喷头与供给纺丝液的给料装置相连，磁纺装置的给料装置包括微量注射泵，连接微量注射泵的注射器针管，以及与注射器针管针头相连的输液管，所述输液管与纺丝喷头相连，磁纺装置的喷头驱动机构为直线电机及其控制器；

(2)配制纺丝前躯体溶液：配置含有磁性纳米颗粒的纺丝前驱体溶液；

(3)利用磁纺装置制备微纳米纤维薄膜或绞线：将步骤(2)配制的纺丝前躯体溶液注入给料装置中，开启给料装置，调整给料装置的给料速率，纺丝喷头喷射口处的纺丝前躯体溶液液滴在磁场力的作用下形成射流与永磁铁搭连成桥，此时打开喷头驱动机构开关和直流无刷电机的电机控制器开关，调节电机转速，直流无刷电机带动收集圆盘旋转，在磁场力作用下铁磁流体射流不断被拉出，在拉伸细化过程中伴随着溶剂挥发，在收集圆盘的竖直支柱间缠绕形成微纳米纤维，将所得微纳米纤维缠绕成绞线；

(4)QCM磁场探测器组装：用无水乙醇、丙酮将石英晶体微天平的电极表面清洗干净，待其干燥后将液体介质滴于石英晶体微天平的电极上，并将步骤(3)制得的微纳米纤维薄膜或绞线直接敷贴在其上面，待其干燥后即得QCM磁场探测器，所述液体介质为去离子水和乙醇中的一种或多种。

3.如权利要求2所述的基于QCM及磁性微纳米纤维的磁场探测器的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)配制纺丝前躯体溶液：加入表面活性剂将磁性纳米颗粒分散到溶剂中配制成磁流体溶液，高分子聚合物溶于溶剂中配制成聚合物溶液，将磁流体溶液与聚合物溶液混合制成纺丝前躯体溶液。

4.如权利要求3所述的基于QCM及磁性微纳米纤维的磁场探测器的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、吐温80、油酸、烷基季铵盐中的一种；步骤(2)所述的高分子聚合物是聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯、聚己内酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种；步骤(2)所述的溶剂是氯仿、N,N-二甲基甲酰胺、丙酮和水中的一种或多种；步骤(2)所述的磁性纳米颗粒是γ-Fe₂O₃、Fe₃O₄、钴、镍磁性纳米颗粒或含有铁、钴、镍中一种或多种磁性元素的复合磁性纳米颗粒。