磁性納米材料

4磁性材料，并且制造出4一個(gè)古老而重要的領(lǐng)域，也是工業(yè)應(yīng)用方面廣泛爭論的課題。有特別的納米效應(yīng)，所以，納米材料具有很多優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、磁學(xué)和力學(xué)性質(zhì)，大，外表能相應(yīng)上升，量子效應(yīng)表達(dá)出來，使得磁性納米材料具有一些奇異的物理性質(zhì)，為此，磁性納米材料成為信息、生物、化學(xué)材料等領(lǐng)域的一個(gè)爭論熱點(diǎn)。一、磁性納米材料的制備在人們所熟知的大量磁性材料中，由于不能同時(shí)滿足高飽和磁化強(qiáng)度和穩(wěn)定性高的要的僅有少數(shù)幾種，主要為金屬氧化物，如三氧化二鐵Fe2OMFe2O4(M=CMNi、四氧化三鐵〔Fe3O，二元和三元合金，如金屬鐵、鈷、鎳及其鐵鈷合金、鎳鐵合金，以及釹鐵硼(NdFeB)、鑭鈷合金〔LaCo〕合金等，它們的穩(wěn)定性(即抗氧化力量)依次遞減，但磁性材料納米化已成為材料科學(xué)的一個(gè)進(jìn)展趨勢。相法、液相法和氣相法。其中，固相法包括非晶晶化法和高能球磨法；液相法包括噴霧法、沉積法、蒸發(fā)法、溶膠凝膠法、溶劑揮發(fā)分解法及電沉積法；氣相法包括熔融金屬反響法、氣體冷凝法、真空蒸鍍法、濺射法、激光誘導(dǎo)法、電加熱蒸發(fā)法、混合等離子法及化學(xué)氣相沉積法等。化的種方法；高能球磨法是在高能球磨機(jī)中，將幾十微米的磁性材料粗顆粒通過與研磨球、能耗很大的缺點(diǎn)。是工藝簡潔、反響物種多、產(chǎn)物顆粒均一、過程易掌握、分散性好、易實(shí)現(xiàn)高純化、反響周成不利。機(jī)械合金化法能制備出常規(guī)方法難以獲得的高熔點(diǎn)金屬和合金納米材料因而是制備磁性納米材料的一種有效工藝方法。但缺點(diǎn)是由于輥外表不行避開地存在一些缺陷，因而通過此法制得的條帶存在微裂紋等缺陷，并且利用該方法只能制備出二維的磁性納米材料薄帶。慢生成，消退了沉淀劑的不均勻性。法是將2散體系，這樣可使成核、生長、聚結(jié)、團(tuán)聚等過程局限在一個(gè)微小的球形液滴內(nèi)，從而可形成球形顆粒，又避開了顆粒之間進(jìn)一步團(tuán)聚，因此，該方法所得納米顆粒粒徑分布窄，且單分散性、界面性和穩(wěn)定性好，同時(shí)，與其他方法相比，還具有試驗(yàn)裝置簡潔、粒徑易于掌握、能耗低、適應(yīng)面廣等優(yōu)點(diǎn)。二、磁性納米材料的應(yīng)用進(jìn)展趨勢生物醫(yī)學(xué)工程應(yīng)用磁性分別和純化行外表修飾，將多種反響性功能基〔如羧基、氨基、巰基、生物素、單克隆抗體等〕通過共系統(tǒng)、免疫親和系統(tǒng)、化學(xué)共價(jià)結(jié)合等的特異性反響，在外加磁場的定向掌握下〔如蛋白、核酸等，具有磁性分別便利、親和吸附的特異性及敏感性高等眾多優(yōu)點(diǎn)。磁共振成像比照劑磁共振成像〔MRI〕技術(shù)是利用生物體內(nèi)不同組織在外加磁場下產(chǎn)生不同的磁共振信號(hào)子自旋產(chǎn)生的局部磁場能夠縮短或增加接近水分子質(zhì)子的弛豫時(shí)間MRI增加。假設(shè)是對(duì)納米顆粒外表進(jìn)展適當(dāng)?shù)男揎椇吞禺愋苑肿拥呐悸?lián)則可以實(shí)現(xiàn)更廣泛的靶向。(3)磁性藥物靶向載體些藥物均勻分地布在全身循環(huán)中，而它們在到達(dá)惡性腫瘤之前，要經(jīng)過蛋白結(jié)合惡性腫瘤內(nèi)的化療藥物濃度因此，這種沒有特異性的給藥方式降低了藥物的生物利用度且同時(shí)會(huì)對(duì)全身產(chǎn)生毒副作用，造成患者不能耐受其嚴(yán)峻的毒副作用而終止臨床治療治療效果，同時(shí)減弱對(duì)全身的毒副作用。腫瘤磁致熱療將瘤區(qū)加熱到41～46℃以上治療惡性腫瘤的方法稱為熱療41～46核糖核酸DN、核糖核酸RN〕及蛋白質(zhì)合成，增加熱休克蛋白合成，從而到達(dá)殺死腫瘤細(xì)胞的作用。而與腫瘤組織比較，正常組織血液循環(huán)良好，散熱快，所以不會(huì)受到影響。腫瘤組織與正常組織這一熱生物學(xué)上的差異，使腫瘤熱療的臨床應(yīng)用成為可能。傳統(tǒng)的熱療系統(tǒng)由于藥物分布的全身性先，磁性納米粒子通過注射等方式進(jìn)入血循環(huán)內(nèi)，然后在體外恒定磁場下導(dǎo)向到腫瘤組織，41℃以上而殺效應(yīng)好的特點(diǎn)，已成為惡性腫瘤治療的關(guān)注焦點(diǎn)之一。磁性轉(zhuǎn)染DNA帶有易于和帶負(fù)電荷的DNA組織修復(fù)〔MCLs〕上皮細(xì)胞，用于生成相關(guān)組織構(gòu)造。磁性納米顆粒的多功能化和應(yīng)用部位后，顆粒就可以對(duì)腫瘤進(jìn)展診斷和治療〔藥物治療和磁致熱療。工業(yè)技術(shù)應(yīng)用在磁記錄方面的應(yīng)用20〔磁性材料的電阻率在有外磁場作用時(shí)較之無外磁場作用時(shí)存在巨大變化的現(xiàn)象，并成功地應(yīng)用這一原理，開發(fā)出容量各異的硬盤。硬盤是利用磁顆粒的磁性來記錄數(shù)據(jù)，硬盤的盤片數(shù)量和盤片大小都已標(biāo)準(zhǔn)化，由于物理尺寸限制，假設(shè)要提升硬盤的容量，就必需提高磁區(qū)的存儲(chǔ)密度。隨著納米加工技術(shù)的進(jìn)步，用于存儲(chǔ)的磁顆粒也是越來越小，目前，承受三維立體存儲(chǔ)技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)容量為3TB在納米永磁材料方面的應(yīng)用爭論較多的主要有鐵鈷釩系、釹鐵硼系和鐵鉻鈷系，這些合金摻雜少量其他元素如鈦、銅、節(jié)能，符合節(jié)能減排的要求。在納米吸波材料領(lǐng)域的應(yīng)用體的納米磁性材料放入涂料中，能夠使涂料既有優(yōu)良的吸波特性，又有良好的吸取和耗散紅外線性能。(4)用作氣敏傳感器〔子亦發(fā)生變化的特點(diǎn)測。環(huán)境治理應(yīng)用(1)水處理水中的六價(jià)鉻具有肯定的應(yīng)用價(jià)值出了溶液，只剩下凈化水，可以使飲用水中砷污染物含量降低到美國環(huán)保署要求的水平。(2)吸附脫硫性，使得材料綜合各單一組分材料的優(yōu)異性能，又可以利用分子篩的吸附和較易改性特性，使得吸附劑很簡潔被富集，進(jìn)而從燃油中分別出來。其他應(yīng)用(1)用作透亮顏料米氧化鐵具有很好的耐溫、耐候、耐酸堿以及高彩度、高著色力料、防腐涂料等粉末涂料及塑料、尼龍、橡膠、油墨等很多領(lǐng)域中都得到了廣泛應(yīng)用。(2)用作催化劑目前，磁性納米催化劑主要應(yīng)用于固體酸催化、固體堿催化、Heck催化、光催化、催化氧化等領(lǐng)域?？傊?，磁性納米材料的應(yīng)用可謂涉及到各個(gè)領(lǐng)域，在機(jī)械、電子、光學(xué)、磁學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。納米科技的誕生將對(duì)人類社會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，21世紀(jì)初的主要任務(wù)是利用納米材料各種穎的物理、化學(xué)和生物特性設(shè)計(jì)出各種型材料和器件，通過納米技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)品的改性，進(jìn)展納米構(gòu)造的型產(chǎn)品，增加其科技含量。目前,這料科學(xué)領(lǐng)域一個(gè)明星，在材料、能源、信息、生物醫(yī)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域?qū)l(fā)揮重要作用。三、磁性納米材料的特點(diǎn)量子尺寸效應(yīng):材料的能級(jí)間距是和原子數(shù)N成反比的,因此,當(dāng)顆粒尺度小到肯定的程度,顆粒內(nèi)含有的原子數(shù)N有限,納米金屬費(fèi)米能級(jí)四周的電子能級(jí)由準(zhǔn)連續(xù)變?yōu)殡x散,納米半導(dǎo)體微粒則存在不連續(xù)的最高被占據(jù)分子軌道和最低未被占據(jù)的分子軌道,能隙變粒中電子是奇數(shù)還是偶數(shù)有關(guān),比熱亦會(huì)反常變化,光譜線會(huì)產(chǎn)生向短波長方向的移動(dòng),這就是量子尺寸效應(yīng)的宏觀表現(xiàn)。小尺寸效應(yīng):當(dāng)粒子尺度小到可以與光波波長,磁交換長度,磁疇壁寬度,傳導(dǎo)電子德布羅意波長,超導(dǎo)態(tài)相干長度等物理特征長度相當(dāng)或更小時(shí),原有晶體周期性邊界條件破壞,物性也就表現(xiàn)出的效應(yīng),如從磁有序變成磁無序,磁矯頑力變化,金屬熔點(diǎn)下降等。蛋白納米顆粒爭論中,覺察宏觀磁學(xué)量如磁化強(qiáng)度,磁通量等也具有隧道效應(yīng),這就是宏觀量子隧道效應(yīng)。它限定了磁存儲(chǔ)信息的時(shí)間極限和微電子器件的尺寸極限外表效應(yīng)：當(dāng)粒子尺寸變小時(shí)，位于外表的原子數(shù)相對(duì)于內(nèi)部的原子數(shù)所占比例變大，100納米的粒子，比外表積為6.6m2/g,而10納米粒子的比外表積就為66m2/g,當(dāng)粒子小到1納米時(shí)，比外表積就高達(dá)660m2/g。外表能很大，極大提高了粒子管，只有外表原子，沒有內(nèi)部原子。磁籌：塊狀磁性材料因交換作用能，磁各向異性能而導(dǎo)致磁矩平行排列在其易軸方向，但這將導(dǎo)致很強(qiáng)的退磁能，對(duì)于半徑為REd=(4π/3)μ0R3Ms2/6尺寸R