[发明专利]一种磁场诱导图案化组装与可擦除的磁控相变材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种磁场诱导图案化组装与可擦除的磁控相变材料及其制备方法。该磁控相变材料以极性或非极性低温相变高分子材料为基体材料，以表面极性或非极性改性后的超顺磁性纳米材料为磁场响应单元，磁场响应单元与基体材料的质量比为0.2～0.5:1；其中，基体材料与磁场响应单元的分子极性相同。通过对超顺磁颗粒表面改性，使其拥有溶于对应相变材料的表面性质，然后与相变基质有效稳定的复合，分散均匀可获得具备对磁场快速响应的磁控相变材料；该材料在高温下通过磁场阵列完成图案化组装，当温度降低到熔点以下时，该图案在无磁场时具有形状稳定性，当温度升高再到熔点以上时，无磁场作用下，该材料可通过自流平实现图案的擦除。

技术领域

本发明涉及一种磁控相变材料，特别涉及一种磁场诱导图案化组装与可擦除的磁控相变材料及其制备方法，属于表面图案构筑及表面功能化应用领域。

背景技术

材料表面功能化和图案化技术一直受到人们的密切关注。传统表面制备技术主要有印刷、喷涂、雕刻和压模。这些技术在大面积表面处理和模板化表面加工领域有着极为广泛的应用。现代化的表面制备技术有化学刻蚀法、自组装法和光刻法等。这些技术能够很好的弥补传统技术所包含的缺陷，为现代信息材料和能源材料的表面改性有着十分巨大的作用。从传统技术到现代技术，很多方法制备的表面都是永久性的，难以擦除和重新构筑，而且表面图案的构筑时间较长。

近年来，利用电场、磁场进行表面处理的方法层出不穷。使用最广的方法是利用带电粒子或者磁性粒子在电场或磁场环境中进行自组装，以构筑表面图案。这些粒子表面带有活性官能团，从而与表面形成牢固的结合，并通常在场环境诱导下能快速形成图案(如申请号为201310297744.X的中国发明专利申请公开了磁场诱导下自组装肌酸酐分子印记膜的方法，并以此来制备电化学传感器；申请号为CN201811135321.7中国发明专利申请公开了一种利用电场诱导辅助电喷射进行精细3D打印的方法)。

但是这些图案一旦形成后也就无法擦除。另外，利用传统磁流体虽然可以在磁场诱导下进行图案化组装，但移去磁场后立即失去形状稳定性。

因此，亟需一种可以在磁场诱导下进行图案化组装、且在移去磁场后能够稳定存在，同时在必要时又可以擦除的材料。

发明内容

发明目的：针对现有磁场诱导图案化组装无法保持图案形状稳定存在、且图案形成后无法擦除的问题，本申请提供一种磁场诱导图案化组装与可擦除的磁控相变材料，同时，本发明还提供了一种该磁控相变材料的制备方法。

技术方案：本发明所述的磁场诱导图案化组装与可擦除的磁控相变材料，为基于磁性颗粒融于低温相变材料复合而成的磁控相变材料，其以极性或非极性低温相变高分子材料为基体材料，以表面极性或非极性改性的超顺磁性纳米材料为磁场响应单元，其中，磁场响应单元与基体材料的质量比为0.2～0.5:1。

磁控相变材料中，基体材料与磁场响应单元的分子极性相同，即该磁控相变材料的组成可分为两种：

第一种为表面极性改性的超顺磁性纳米材料与极性低温相变高分子材料的复合材料，其中，表面极性改性的超顺磁性纳米材料为表面接枝极性长链高分子的超顺磁性纳米材料，极性低温相变高分子可为聚乙二醇、聚乙二醇单甲醚、聚乙二醇二甲醚、双端氨基聚乙二醇或双端羧基聚乙二醇等亲水性低温相变高分子。

第二种为表面非极性改性的超顺磁性纳米材料和非极性低温相变高分子材料的复合材料：其中，表面非极性改性的超顺磁性纳米材料为表面接枝非极性长链高分子的超顺磁性纳米材料，非极性低温相变高分子可为各级长链脂肪烷烃及其改性体等疏水性低温相变高分子，例如固体石蜡、二十二烷、十八烷、十八胺、二十四胺、十八醇等；最好选择石蜡。

上述两种磁控相变材料中，超顺磁性纳米材料选自纳米铁粉、纳米四氧化三铁、纳米氧化铁、纳米镍粉、纳米钴粉等，最好为纳米四氧化三铁。

本发明所述的磁场诱导图案化组装与可擦除的磁控相变材料的制备方法，包括如下步骤：