一种硬磁多孔材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于多孔材料相关技术领域，其公开了一种硬磁多孔材料及其制备方法与应用，该方法包括以下步骤：(1)将钕铁硼粉末加入到硅橡胶的A溶液中分散均匀，得到第一混合物；(2)将硅橡胶的B溶液和稀释剂加入到所述第一混合物中混合均匀，得到第二混合物；(3)将第二混合物倒入模具中，并将糖模板置于模具中；(4)将所述模具置于真空环境中，使得第二混合物完全填满所述糖模板的孔隙；(5)将模具自真空环境中取出后在预定温度下静置，接着进行加热以使得硅橡胶固化；(6)将糖模板自所述模具中取出后，溶解去除糖模板后进行充磁以得到硬磁多孔材料。本发明专利技术的材料简单易得，操作方式方便，实现灵活运动，可以在磁场下发生较大的形变。可以在磁场下发生较大的形变。可以在磁场下发生较大的形变。

【技术实现步骤摘要】
一种硬磁多孔材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于多孔材料相关
，更具体地，涉及一种硬磁多孔材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着科学技术的发展，医疗健康领域受到了人们越来越多的重视，其中给药技术由于其影响着药物的吸收、分布、治疗效果、持续时间和副作用尤为重要，传统的给药技术主要通过口服或静脉注射的方法进入人体，再通过血液循环运动到靶器官或靶细胞发挥作用，在这一过程中，药物的有效利用率往往不足20％，因此如何实现精准给药对于患者治疗具有重大意义。
[0003]磁控机器人作为一种无缆的、可远程操控的新型治疗手段被认为是实现体内精准给药的有效途径。目前用于体内给药的磁控机器人主要可以分为两类，一类是由磁铁和复杂机械结构组成的厘米尺度机器人，这类磁控机器人存在着体积大、生物相容性差、携带药量少和用于控制机器人运动的磁场过大(可能会对人体造成伤害)等问题；另一类是掺杂了磁性颗粒的弹性体做成的毫米尺度机器人，这类软磁机器人存在着缺乏传感功能、操控磁场较大和药物容易泄露等问题。
[0004]因此，目前依然缺乏一种可靠的技术手段来实现精准给药。基于磁机器人的现有问题，为了解决控制磁场大、相容性、可靠性等问题，我们认为多孔结构的软磁弹性体是一种可靠的方法，较低的杨氏模量使外加的操控磁场强度降低，此外多孔材料已经被广泛应用于医疗健康领域，具有良好的生物相容性同时也是药物的优良载体。
[0005]然而，目前的磁多孔材料大多由软磁材料和硅橡胶材料混合制成。软磁材料具有低矫顽力和高磁导率的特点，在外加磁场下容易消去原有磁场并且受磁场作用产生明显的伸缩现象。因此，软磁材料并不适合制作具有灵活运动功能的软体机器人，并且软磁多孔材料一旦受到外加磁场的作用就会发生收缩，使得软磁机器人在运动过程中会发生严重的药物泄露现象。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种硬磁多孔材料及其制备方法与应用，其利用简单易得的材料和操作方式制备出了一种可以用于药物传送的硬磁多孔材料，既可以在小磁场(<100Gs)下实现灵活运动，又可以在磁场下发生较大的形变，同时自身可用于制作电容型传感器，非常适合用作药物的精准递送。
[0007]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种硬磁多孔材料的制备方法，所述制备方法主要包括以下步骤：
[0008](1)将钕铁硼粉末加入到硅橡胶的A溶液中分散均匀，得到第一混合物；
[0009](2)将硅橡胶的B溶液和稀释剂加入到所述第一混合物中混合均匀，得到第二混合物；
[0010](3)将第二混合物倒入模具中，并将糖模板置于模具中；
[0011](4)将所述模具置于真空环境中，使得第二混合物完全填满所述糖模板的孔隙；
[0012](5)将模具自真空环境中取出后在预定温度下静置，接着进行加热以使得硅橡胶固化；
[0013](6)将糖模板自所述模具中取出后，溶解去除糖模板后进行充磁以得到硬磁多孔材料。
[0014]进一步地，钕铁硼粉末的直径为5微米。
[0015]进一步地，第二混合物中，各反应物的质量百分比含量为：钕铁硼粉末30％～60％，稀释剂0％～12％，硅橡胶材料37％～66％。
[0016]进一步地，硅橡胶为Ecoflex
‑
0030，稀释剂为Ecoflex
‑
0030的稀释剂或二甲基硅油。
[0017]进一步地，所述模具为3D打印的聚乳酸，所述糖模板为方糖块。
[0018]进一步地，所述真空环境为：真空度
‑
0.05mPa下放置三十分钟；在真空环境中，糖模板孔隙中的气体被吸出以形成负压，液体混合物在负压和毛细管力的双重作用下填满糖模板的所有孔隙，并且浸润整个糖模板。
[0019]进一步地，预定温度下静置为：模具置于4℃的环境中10
‑
12小时；将模具放入75
±
5℃的环境中加热2
‑
3小时，以使得硅橡胶固化。
[0020]进一步地，糖模板放入盛有水的容器中，用磁力搅拌机加热搅拌，加热温度为80℃，持续时间为1小时，以使糖模板溶解。
[0021]本专利技术还提供了一种硬磁多孔材料，所述硬磁多孔材料是采用如上所述的硬磁多孔材料的制备方法制备而成的。
[0022]本专利技术还提供了一种如上所述的硬磁多孔材料在柔性压力电容型传感器、磁场方向检测模块及药物递送磁控软机器人中的应用。
[0023]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，本专利技术提供的硬磁多孔材料及其制备方法与应用主要具有以下有益效果：
[0024]1.本专利技术将钕铁硼粉末与硅橡胶的A溶液混合均匀后，再加入硅橡胶的B溶液和稀释剂混合均匀，然后将方糖块(糖模板)浸泡在得到的混合物中，通过抽真空的方式让液态混合物浸润并且填满方糖块的所有孔隙，然后使得硅橡胶固化，最后用热水把方糖块洗掉，就可以得到内部孔隙相互连接且钕铁硼粉末均匀分布的硬磁多孔材料，方糖块本身成本较低，获取方便，同时由于方糖块由糖颗粒挤压制成，因此以方糖块为牺牲模板制成的多孔材料内部孔隙必定是彼此相互连接的，具有良好的透气性。
[0025]2.为了尽量降低硬磁多孔材料的控制磁场强度，硅橡胶材料选择杨氏模量低的Ecoflex
‑
0030，然而Ecoflex
‑
0030的A、B溶液溶液一经混合，在常温下就会发生交联固化，难以彻底浸润到方糖块的孔隙中，因此铁硼粉末能够在制成的多孔材料中分布均匀的原因包括：(1)先将钕铁硼粉末均匀地分散到硅橡胶材料的A溶液中，然后再加入B溶液；(2)为了减慢硅橡胶材料的交联固化速率，同时也是为了进一步降低硬磁多孔材料的杨氏模量，在加入B溶液的同时加入稀释剂；(3)将方糖块浸泡在混合物中之后，迅速放入真空环境中，利用毛细管力使液态混合物迅速填满方糖块的所有孔隙；(4)从真空环境中取出后，将方糖块放入低温中保存，液体混合物会慢慢浸润方糖块，同时硅橡胶材料不断固化，钕铁硼粉末被
固定在硅橡胶框架中，形成均匀的分布。
[0026]3.通过调节稀释剂、钕铁硼粉末的添加量，可以调节第二混合物的固化速率以及成形硬磁多孔材料的杨氏模量；进一步地，钕铁硼粉末含量的增加，有助于增大杨氏模量，增大第二混合物的黏度，不利于第二混合物浸润填满方糖块的孔隙；稀释剂含量的增加，有助于降低杨氏模量，降低第二混合物的黏度，减慢第二混合物的固化速率，并且有利于第二混合物浸润填满方糖块的孔隙。
[0027]4.制得的硬磁多孔材料与软磁多孔材料相比，只在特定的磁场方向下才会发生明显的收缩现象，在其他磁场下不会发生明显的伸缩现象，这就解决了磁机器人在运动过程中收缩导致的药物泄露问题；此外，本专利技术所提供的硬磁多孔材料在较小的磁场下就会发生较大的弯曲变形，因此，仅需要很小的控制磁场(<100Gs)就可以实现对磁机器人运动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硬磁多孔材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将钕铁硼粉末加入到硅橡胶的A溶液中分散均匀，得到第一混合物；(2)将硅橡胶的B溶液和稀释剂加入到所述第一混合物中混合均匀，得到第二混合物；(3)将第二混合物倒入模具中，并将糖模板置于模具中；(4)将所述模具置于真空环境中，使得第二混合物完全填满所述糖模板的孔隙；(5)将模具自真空环境中取出后在预定温度下静置，接着进行加热以使得硅橡胶固化；(6)将糖模板自所述模具中取出后，溶解去除糖模板后进行充磁以得到硬磁多孔材料。2.如权利要求1所述的硬磁多孔材料的制备方法，其特征在于：钕铁硼粉末的直径为5微米。3.如权利要求1所述的硬磁多孔材料的制备方法，其特征在于：第二混合物中，各反应物的质量百分比含量为：钕铁硼粉末30％～60％，稀释剂0％～12％，硅橡胶材料37％～66％。4.如权利要求1所述的硬磁多孔材料的制备方法，其特征在于：硅橡胶为Ecoflex
‑
0030，稀释剂为Ecoflex
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0030的稀释剂或二甲基硅油。5.如权利要求1所述的硬磁多孔材料的制备方法，其特征在于：所述模具为3D打印的聚乳酸，所述糖模板为方糖块。6.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张硕，宗子盛，吴志刚，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：