【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于磁屏蔽材料，尤其涉及一種基于軟磁納米顆粒3d打印墨水的制備方法及應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、3d打印又稱增材制造，是一種材料快速成型技術(shù)。對(duì)于高分子材料而言，3d打印最直接的貢獻(xiàn)是材料成型過程中擺脫模具的束縛而能夠成型復(fù)雜幾何形狀或結(jié)構(gòu)。3d打印特別適合制備具有個(gè)性化特點(diǎn)的零部件，己經(jīng)在小批量、個(gè)性化的材料制造方面展現(xiàn)出了它的價(jià)值，這些零部件在航空航天、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中有廣泛的需求。3d打印技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，是立足目前材料已有加工和成型技術(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)對(duì)新材料成型上的挑戰(zhàn)。3d打印技術(shù)仍然有一定的局限性，3d打印材料存在種類選擇少，功能單一的缺點(diǎn)，而納米復(fù)合材料具有優(yōu)異的聲、光、電、磁、熱、力等性質(zhì)，將兩者結(jié)合，設(shè)計(jì)3d打印聚合物基納米復(fù)合材料可以解決3d打印材料存在的問題。
2、地磁場的磁場強(qiáng)度為50000nt，在使用量子精密測量中的無自旋交換(serf)的極弱磁磁強(qiáng)計(jì)測量心腦產(chǎn)生的磁場過程中，產(chǎn)生的磁場很弱，如果不屏蔽外界電磁場，心腦產(chǎn)生的磁場會(huì)淹沒在外界磁場當(dāng)中，需要屏蔽外界電磁場，僅測量心腦產(chǎn)生的磁場信號(hào)。通常屏蔽外界磁場需要磁屏蔽材料，會(huì)建設(shè)成磁屏蔽房和磁屏蔽桶，這些裝置笨重難以移動(dòng)。此外，serf磁強(qiáng)計(jì)在測試過程中，一些設(shè)備會(huì)產(chǎn)生磁場，影響心腦磁場的測量。因此需要考慮使用3d打印技術(shù)制備具有磁屏蔽功能的磁屏蔽頭盔或者心磁屏蔽裝備，用于屏蔽磁場，也能達(dá)到便攜帶的特征，可用于便攜式的新腦磁測量裝置當(dāng)中。3d打印技術(shù)可以打印個(gè)性化腦部頭盔和心磁測試面板，可以更好的匹配到測試人群，保證測試的準(zhǔn)確性和特異性
3、對(duì)于低頻交變電流和靜磁場，磁滯和渦流損耗較小，因此可以利用靜磁場的原理進(jìn)行屏蔽，屏蔽地磁場主要屏蔽靜磁場。靜磁屏蔽的原理是使用磁路分流原理，利用軟磁材料磁導(dǎo)率高、磁阻低的特點(diǎn)，來對(duì)磁場進(jìn)行旁路分流，相對(duì)磁導(dǎo)率較高的鐵磁性材料構(gòu)成低磁阻通路，使得絕大多數(shù)靜磁場的磁力線從磁屏蔽結(jié)構(gòu)內(nèi)通過，而進(jìn)入被磁屏蔽區(qū)域的磁通量較少，從而達(dá)到磁屏蔽的目的。一般使用過磁屏蔽系數(shù)s進(jìn)行判斷和計(jì)算
4、
5、h0為沒有屏蔽時(shí)該空間的磁場強(qiáng)度，h1存在屏蔽時(shí)該區(qū)域的磁場強(qiáng)度。s值越大，屏蔽效果越好。對(duì)于靜態(tài)磁場下單層球體的屏蔽結(jié)構(gòu)，通過計(jì)算可得：
6、
7、當(dāng)屏蔽材料相對(duì)磁導(dǎo)率足夠大時(shí)，且屏蔽層厚度d非常小時(shí)，式(1-2)可簡化為：
8、
9、此時(shí)可以看出，μr、d越大，屏蔽結(jié)構(gòu)外徑r1越小，則屏蔽系數(shù)越大。換而言之，材料的磁導(dǎo)率越高、屏蔽殼越厚、屏蔽體越小，則屏蔽效果越好。
10、如何使3d打印出的頭盔和心磁裝置具有磁屏蔽的效果，以聚二甲基硅氧烷(polydimethylsioxlane,pdms)為基底材料，將磁導(dǎo)率高的軟磁納米顆粒(fe3o4納米顆粒、feni納米顆粒和cofe納米顆粒)作為3d打印材料的填充，加入到pdms當(dāng)中，采用墨水直寫3d打印工藝，用于制備具有高磁導(dǎo)率的3d打印特殊形狀的腦部頭盔、心磁測試面板和芯片級(jí)極弱磁磁強(qiáng)計(jì)屏蔽器件，作為便攜式和小型化的磁屏蔽器件使用。通過將納米顆粒作為填料，應(yīng)用于3d打印技術(shù)當(dāng)中，使打印的器件具有磁屏蔽的性能，擴(kuò)充了3d打印技術(shù)在便攜式磁屏蔽材料和器件方面的應(yīng)用方向，具有重要的學(xué)術(shù)研究價(jià)值。
11、申請(qǐng)人經(jīng)過檢索：在3d打印
采用以樹脂等作為基體，使用軟磁納米顆粒作為填料進(jìn)行3d打印的文獻(xiàn)見表1所示。
12、表1
13、
14、
15、綜上，隨著3d打印技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的普及，已有部分研究將納米顆粒與不同基體混合，用于3d打印，增強(qiáng)打印器件的力、熱、光和電磁性能。針對(duì)極弱磁場測量裝置中低頻磁屏蔽器件有形狀和尺寸方面的技術(shù)需求。針對(duì)上述技術(shù)需求，一種技術(shù)路線是：將軟磁納米顆粒加入到3d打印的基體當(dāng)中以便增強(qiáng)3d打印材料的磁屏蔽性能。
16、然而在3d打印技術(shù)中，增強(qiáng)材料的軟磁性能作為磁屏蔽材料的實(shí)踐研究還比較缺乏。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于軟磁納米顆粒3d打印墨水的制備方法及應(yīng)用。
2、本專利技術(shù)的技術(shù)解決方案是：
3、基于軟磁納米顆粒3d打印墨水的制備方法，包括以下步驟：
4、s100，準(zhǔn)備軟磁納米顆粒；所述軟磁納米顆粒為fe3o4納米顆粒、feni納米顆粒、cofe納米顆粒中的任意一種或多種；所述軟磁納米顆粒粒徑為5～30nm；
5、s200，將軟磁納米顆粒加入pdsm當(dāng)中，混合均勻后去除氣泡，作為直寫式3d打印的軟磁材料墨水；軟磁納米顆粒質(zhì)量占軟磁納米顆粒與pdsm質(zhì)量之和的百分比為20％～40％。
6、進(jìn)一步，步驟s200包括以下子步驟：
7、s201，取1.0g的pdsm放置在10ml的樣品瓶中，取一定量的軟磁納米顆粒配置成為質(zhì)量占比20％～40％之間的比例，使用攪拌機(jī)攪拌均勻，得到用于直寫式3d打印軟磁材料墨水；
8、s202，將材料轉(zhuǎn)移到5.0ml的料筒中，通過離心機(jī)脫泡處理，再在真空干燥箱中常溫下抽真空去除氣泡和有機(jī)物，循環(huán)該操作3～5次，直到抽真空不在產(chǎn)生氣泡。
9、進(jìn)一步，fe3o4納米顆粒的制備方法：水熱合成法制備fe3o4納米顆粒；稱取2mmol的fe(acac)3加入燒杯種，加入38ml的酒精和2.4ml的油酸，攪拌10min使溶液混合均勻，將混合液體加入50ml的反應(yīng)釜種，在鼓風(fēng)干燥箱中180℃下反應(yīng)12h；使用酒精和正己烷輪流洗滌3次，將得到的產(chǎn)物放入真空干燥箱中干燥(50℃，4h)。
10、進(jìn)一步，feni納米顆粒的制備方法：按照摩爾比例60：40稱取1.5mmol的fe(no3)3·9h2o和1.0mmo的ni(no3)2·6h2o加入15ml的去離子水中，再向其中加入15ml的n-甲基吡咯烷酮，使用磁力攪拌器攪拌10分鐘，超聲直至材料均勻分散在混合液體中；將混合均勻的溶液倒入50ml聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，在160℃下的鼓風(fēng)干燥箱中反應(yīng)24h，反應(yīng)結(jié)束后，待反應(yīng)釜冷卻至室溫。反應(yīng)結(jié)束后，將沉淀收集離心清洗和真空干燥(50℃，4h)。將得到的樣品在900℃下，通入h2退火2h，得到feni納米顆粒。
11、進(jìn)一步，cofe納米顆粒的制備方法：1.0mmol?fecl2·4h2o和20ml的二苯醚加入到四口燒瓶當(dāng)中，用油泵抽盡燒瓶中的空氣，通入氬氣，保持30min；稱取3.0mmol的三苯基膦加入燒瓶，加熱燒瓶至100℃，加入1.0mmol油酸，繼續(xù)對(duì)燒瓶加熱至26本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于軟磁納米顆粒3D打印墨水的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于軟磁納米顆粒3D打印墨水的制備方法，其特征在于，
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于軟磁納米顆粒3D打印墨水的制備方法，其特征在于，F(xiàn)e3O4納米顆粒采用水熱合成法制備：稱取2mmol的Fe(acac)3加入燒杯種，加入38mL的酒精和2.4mL的油酸，攪拌10min使溶液混合均勻，將混合液體加入50mL的反應(yīng)釜種，在鼓風(fēng)干燥箱中180℃下反應(yīng)12h；使用酒精和正己烷輪流洗滌3次，將得到的產(chǎn)物放入真空干燥箱中干燥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于軟磁納米顆粒3D打印墨水的制備方法，其特征在于，F(xiàn)eNi納米顆粒的制備方法：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于軟磁納米顆粒3D打印墨水的制備方法，其特征在于，CoFe納米顆粒的制備方法：
6.如權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的一種基于軟磁納米顆粒3D打印墨水的制備方法在制作芯片級(jí)極弱磁磁強(qiáng)計(jì)磁屏蔽器件的應(yīng)用。
7.如權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的一種基于軟磁納米顆粒3
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于軟磁納米顆粒3d打印墨水的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于軟磁納米顆粒3d打印墨水的制備方法，其特征在于，
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于軟磁納米顆粒3d打印墨水的制備方法，其特征在于，fe3o4納米顆粒采用水熱合成法制備：稱取2mmol的fe(acac)3加入燒杯種，加入38ml的酒精和2.4ml的油酸，攪拌10min使溶液混合均勻，將混合液體加入50ml的反應(yīng)釜種，在鼓風(fēng)干燥箱中180℃下反應(yīng)12h；使用酒精和正己烷輪流洗滌3次，將得到的產(chǎn)物...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王凱，趙展，趙娜，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：邯鄲學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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