[发明专利]一种液态金属磁流体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及磁流体领域，具体涉及一种液态金属磁流体及其制备方法。

背景技术

磁流体既具有液体的流动性又具有固体磁性材料的磁性。是由磁性固体颗粒、基载液组成。磁流体在静态时无磁性吸引力，当外加磁场作用时，表现出磁性，可广泛应用于各种苛刻条件的磁性流体密封、减震、医疗器械、声音调节、光显示、磁流体发电等领域。常规磁流体由磁性颗粒、表面活性剂和基液按一定比例混合而成。为了保持磁性粒子能长时间处于悬浮状态而不发生沉淀，对磁性粒子粒径有一定的要求，一般应做成nm级单位大小。表面活性剂要求吸附力强。常规磁流体制备工艺复杂，均一性较差，容易发生磁流体磁性粒子偏析，影响磁流体应用效果。

发明内容

基于上述背景技术，本发明的目的在于提供一种物理特性均匀，电导率与热导率都极高的液体金属磁流体。所述液体金属磁流体是以液态金属合金为流体介质，掺杂磁性金属颗粒；

其中，所述液态金属合金与所述磁性金属的重量比为100:1～10，优选为100:3～5。

所述液态金属合金包含如下重量份的组分：60-90wt％Ga，10-30wt％In，0-30wt％Sn，0-2wt％Zn；

优选为65-70wt％Ga，20-25wt％In，10-15wt％Sn，0.5-2wt％Zn。

所述磁性金属选自Fe、Ni或Co中的一种或多种；

所述磁性金属颗粒的D90粒径为50nm-1μm，优选为50nm-200nm。

当磁性金属为Fe与Ni的组合时，性能较佳。

优选为Fe与Ni的重量比为2:1.2～0.8的组合。进一步优选为Fe与Ni的重量比为2:1的组合。

本发明第二个目的在于，提供一种制备上述磁流体的方法，所述方法具体为：将液态金属合金与磁性金属颗粒加入球磨罐中，混合处理，取出，即得，即得液态金属磁流体。

所述方法进一步为：所述将液态金属合金与磁性金属颗粒加入球磨罐中，以400-600r/min的转速球磨2-6h混合处理，取出，即得液态金属磁流体。

所述混合处理在气体保护条件下进行，进行保护的气体为氮气、二氧化碳、氩气、氦气中的一种或多种

本发明进一步提出地，所使用的球磨罐为304不锈钢材质，其中球磨罐还包含磨球；所述磨球为玛瑙或不锈钢材质；

所述液态金属合金与所述磁性金属的体积之和与所述磨球的体积比为1～3:1；

作为本发明的优选方案，所述方法具体为：将组合为65～70wt％Ga，20～25wt％In，10～15wt％Sn，0.5～2wt％Zn的液态金属合金与磁性金属颗粒按照100:3～5的重量比添加至球磨罐中，所述液态金属合金与所述磁性金属的体积之和与磨球的体积比为1～3:1；球磨过程，以500r/min的转速球磨4h混合处理，冷却至常温取出，即得液态金属磁流体；

其中所述磁性金属为重量比为1:1的Fe、Ni的组合；所述磁性金属颗粒为50nm～1μm。

本发明第三个目的在于提供上述磁流体在密封、磁流体发电领域的应用。

本发明至少具有如下有益效果：

1、本发明所制备的液态金属磁流体，有物理特性均匀，电导率、热导率高等优点。

2、本发明采用氮气保护条件高能球磨工艺，以高热导率和电导率的液态金属为基载液，直接添加纳米级磁性金属颗粒。操作简单，高效便捷，可大批量生产，适用于工业生产。

附图说明

图1为实施例1掺杂了5％Fe粉的液体金属磁流体XRD图；

图2为实施例2掺杂2％Fe粉，1％Ni粉的液体金属磁流体宏观图；

图3为实施例3掺杂3％Ni粉的液体金属磁流体SEM图

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

将Ga 75.5wt％，In24.5wt％，其它杂质元素小于0.01wt％配置成液体金属流体共100份。采用D90粒径50nm，纯度为99.99％的Fe份，Fe粉添加量为5份。所述球磨工艺采用304不锈钢球磨罐并充氮气，氮气纯度99.99％，采用玛瑙球磨球，所述液态金属合金与所述磁性金属的体积之和与磨球的体积比为2:1，球磨时间2h，转速600r/min。切断电源，待球磨罐温度常温后，取出液体金属磁流体，测试其物相。如图1所示，XRD图谱表明磁流体中由单质的Fe和液态的Ga、In液态金属组成。

实施例2