多功能磁性纳米复合微球的制备与超声性能检测

磁性微球论文 高分子论文 Fe_3O_4粒子论文 复合吸波材料论文
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磁性纳米粒子的化学性质不易改变,具有良好的磁特性以及生物相容性等特点,可以广泛用在吸附剂、涂料、催化剂以及生物传感、细胞追踪、磁共振成像(M RI)、靶向药物递送和癌症治疗等方面。高分子聚合物表面含有多种官能团并且具有亲水性,以N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)为单体的聚合物温敏材料,在生物传感、药物传输和生物大分子分离等许多领域具有潜在的应用前景而备受关注。然而,这样的高分子材料不具备磁响应性,将具有温度、PH敏感性等特殊高分子与磁性材料结合起来满足了人们探求新材料的欲望,因此,磁性高分子复合材料出现并得到了应用。复合材料具有高分子材料的很多特性和磁响应性,这就对与生物分子相结合带来更便利的条件,且推进了生物技术的发展。因此,具有磁性的高分子复合微球在生物传感、医疗及检测、磁性分离等生物医学领域具有非常重要的研究价值。随着雷达、电子对抗和声纳等科学技术的迅猛发展,吸波材料的应用日趋广泛,并且受到了越来越多科研工作者的重视,由单一材料制备而成的吸波材料很难满足厚度薄、质量轻、吸收频带宽的要求[1],高分子复合材料独特的粘弹性、易加工以及性价比高等特性使其作为吸波材料的研究具有非常重大的意义。本文通过修饰Fe3O4纳米粒子表面进而包覆N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)高分子材料得到PNIPAM@SiO2@Fe3O4磁性纳米复合材料,检测了该复合材料的超声特性。研究如下:(1)采用水热法制备了纳米Fe3O4微球,通过改进的Stober方法对磁性Fe3O4粒子进行SiO2包覆,成功得到SiO2@Fe3O4纳米磁性复合微球。(2)使用MPS化学试剂对SiO2@Fe3O4纳米磁性复合微球表面进行一定修饰,使其表面带有C=C,通过聚合反应得到PNIPAM@SiO2@Fe3O4磁性纳米复合材料。(3)明胶作为样品的固定材料,将明胶固体适当加热溶解,向明胶水溶液中加入PNIPAM@SiO2@Fe3O4磁性纳米复合微球,常温条件下,加入戊二醛待固化之后,对该复合凝胶材料的超声波性能进行了检测。分别使用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、红外光谱仪、振动样品磁强计热重分析仪等方法对以上复合材料的结构与性能进行了表征。结果表明:复合材料结构具有较好的核壳结构、呈规则的球形、颗粒均匀分散,具有较好的形貌和良好的磁特性。使用5057PR超声波脉冲发射及接收器、超声检测探头(PANAME TRICSA126S)、数字示波器(DS1052E)等对复合微球的超声波性能进行了检测,结果表明复合材料对超声波具有明显的吸收作用,因此该复合材料可以应用于吸波、减震领域。
摘要第3-5页
Abstract第5-6页
第一章 绪论第10-24页
    1.1 磁性材料的研究进展第10-15页
        1.1.1 四氧化三铁的制备方法第10-12页
        1.1.2 磁性纳米材料的简介第12页
        1.1.3 磁性高分子材料的简介第12-13页
        1.1.4 磁性高分子微球的制备方法第13-14页
        1.1.5 磁性材料的应用第14-15页
    1.2 软物质第15-17页
        1.2.1 软物质的简介第15-16页
        1.2.2 软物质的性质第16-17页
    1.3 明胶的简介第17-19页
        1.3.1 明胶的制备方法第17-18页
        1.3.2 明胶的应用第18-19页
    1.4 超材料的研究进展第19-22页
        1.4.1 超材料吸波体的研究第20-21页
        1.4.2 声学吸收和散射的研究第21-22页
        1.4.3 声学超材料的研究第22页
    1.5 选题的意义第22-24页
第二章 SiO_2@Fe_3O_4磁性复合微球的制备及其表征第24-30页
    2.1 引言第24页
    2.2 实验中Fe_3O_4的制备方法第24-25页
    2.3 实验部分第25-26页
        2.3.1 试剂与仪器第25-26页
        2.3.2 实验过程第26页
    2.4 结果与讨论第26-28页
        2.4.1 Fe_3O_4磁性微球的形貌表征第26-27页
        2.4.2 SiO_2@Fe_3O_4磁性复合微球的形貌表征第27-28页
    2.5 小结第28-30页
第三章 PNIPAM@SiO_2@Fe_3O_4复合微球的制备及表征第30-38页
    3.1 引言第30页
    3.2 实验部分第30-31页
        3.2.1 试剂与仪器第30-31页
        3.2.2 实验过程第31页
    3.3 结果与讨论第31-35页
        3.3.1 PNIPAM@SiO_2@Fe_3O_4磁性纳米复合微球的形貌表征第31-32页
        3.3.2 PNIPAM@SiO_2@Fe_3O_4磁性纳米复合微球的TEM表征第32-33页
        3.3.3 PNIPAM@SiO_2@Fe_3O_4磁性纳米复合微球的热稳定性分析第33-34页
        3.3.4 PNIPAM@SiO_2@Fe_3O_4磁性纳米复合微球的红外光谱分析第34页
        3.3.5 PNIPAM@SiO_2@Fe_3O_4磁性纳米复合微球的磁特性表征第34-35页
    3.4 小结第35-38页
第四章 PNIPAM@SiO_2@Fe_3O_4复合微球超声波性能研究第38-46页
    4.1 引言第38页
    4.2 实验部分第38-40页
        4.2.1 试剂与仪器第38-39页
        4.2.2 实验过程第39页
        4.2.3 实验原理第39-40页
    4.3 结果与讨论第40-45页
        4.3.1 PNIPAM包覆厚度不同的磁性复合材料吸声性能的探究第40-41页
        4.3.2 磁性复合材料的吸波性能对频率的依赖性第41-42页
        4.3.3 PNIPAM包覆厚度不同的磁性复合材料的声速研究第42-43页
        4.3.4 磁性复合材料超声检测频谱分析第43-45页
    4.4 小结第45-46页
总结与展望第46-48页
参考文献第48-56页
致谢第56-58页
攻读硕士期间的研究成果及参加科研项目第58页
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