CN102021622A - 一种微生物表面电镀包覆磁性材质的方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微生物表面电镀包覆磁性材质的方法及其装置。该方法有五个步骤：步骤一，模板预处理；步骤二，模板导电处理；步骤三，磁性材质包覆；步骤四，脱水处理；步骤五，真空干燥。本发明装置包括电镀槽、隔膜、振动装置、搅拌器、电极及循环泵等。电镀槽由圆形隔膜分割成一个阴极槽和一个阳极槽；阴极槽中设有多层圆筒形铜网电极，其夹具顶部连接振动装置；铜网电极中心设有一个机械搅拌器；阳极槽底部有一支架，固定着一个六孔圆筒形石墨电极；循环泵通过设有阀门的两个管道与阳极槽两侧连接。本发明取材方便，工艺稳定，能够有效避免电镀过程中微生物发生聚结，并保持微生物原始形体特征。

Description

一种微生物表面电镀包覆磁性材质的方法及其装置 
技术领域
本发明一种微生物表面电镀包覆磁性材质的方法及装置，涉及一种电镀包覆磁性材质的方法，更特别地说，是指以具有标准几何外形的微生物为模板，在其表面电镀包覆磁性材质来制备电磁吸波微粒的方法。 
背景技术
随着无线通讯技术的发展，电磁波被广泛的应用于各种领域，在给人类带来巨大经济效益的同时，也产生了电磁辐射、电磁干扰、电磁泄漏等诸多问题，已被公认为第四大污染。使用电磁吸波材料是彻底解决电磁辐射污染的最有效手段之一，而高性能电磁吸波材料的关键是吸波微粒。 
现有的电磁吸波微粒存在的突出问题是比重大、形体单一，这严重地限制了吸波微粒性能的进一步提高。 
自然界的微生物经历几十亿年的进化过程，其自身的形体和结构都得到了极大优化，为人类提供了丰富的构形资源，而且微生物取材方便、成本低廉。通过在微生物表面沉积包覆磁性材质来制造吸波微粒，不仅可以达到降低吸波微粒比重的目的，而且可以有效弥补现有吸波微粒形状结构单一的不足，从而有望获得轻质高效的电磁吸波微粒。 
目前，电磁性能更优的纯磁性合金(不含非金属元素)对微生物细胞的包覆尚未解决。电镀技术在制备磁性金属及其合金上具有很大优势。利用电镀技术，不仅可以制备含有非金属元素的磁性金属单质及其合金，也可直接制备出不含非金属元素的纯磁性金属单质及其合金，并且其制备得到的磁性材质电磁再现特性好，有利于微粒电磁性能的提高。 
发明内容
本发明的目的是提出一种在微生物表面电镀包覆磁性材质的方法及装置。该方法能够在微生物表面形成一层均匀连续的磁性镀层，有效避免电镀过程中微生物发生聚结，并且可良好的保持微生物的原始形体及复杂亚结构，获得轻质高效的吸波微粒。 
本发明一种微生物表面电镀包覆磁性材质的方法，是一种以微生物为模板，在其表面电镀包覆一层磁性材质来制备吸波微粒的方法。该方法包括以下步骤： 
步骤一：模板预处理 
本发明所述生物模板没有特别限定，可以是螺旋藻、小球藻、小环藻等微生物活性细胞体，也可以是无机生物模板，例如硅藻土。 
根据所选用的微生物模板类型，采用不同的预处理工艺。 
(A)对于微生物活性细胞体模板，将微生物细胞经磷酸缓冲液清洗，再在温度为3℃～5℃及浓度为2wt％～3wt％的戊二醛溶液中固定4h～6h，之后用去离子水反复清洗、过滤2～4次，备用。 
生物模板与戊二醛溶液的用量为：1g生物模板需15mL～20mL戊二醛溶液。 
(B)对于无机生物模板，在温度为30℃～35℃、搅拌速度为150r/min～300r/min条件下偶联4h～6h，然后在真空度为-0.05MPa～-0.1MPa、温度为110℃～120℃下干燥3h～4h。所使用的偶联液为0.5wt％～2wt％的APTES(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)无水乙醇溶液。 
生物模板与偶联溶液的用量为：1g生物模板需15mL～30mL偶联溶液。 
步骤二：模板导电处理 
(A)将步骤一得到的生物模板放入胶态钯活化液中，在温度为20℃～40℃、搅拌速度为150r/min～300r/min条件下活化5min～15min，之后采用200目～400目的绢筛(或丝绸)网进行过滤，并用去离子水充分清洗2～4次。 
生物模板与胶态钯活化液的用量为：1g生物模板需15mL～30mL胶态钯活化液。 
所述的胶态钯活化液配制时分为A溶液+B溶液。首先在室温下配制B溶液得到白色的混浊液；其后在温度为28℃～30℃的条件下配制A溶液；最后将预先配制好的B溶液在不断搅拌的情况下，缓慢倒入A溶液中，激烈搅拌均匀，得到棕褐色的活化液。将此活化液在60℃～65℃的水浴中保温3h～5h，之后用去离子水将活化液稀释至1000mL备用。 
A溶液  结晶氯化亚锡(SnCl2·2H2O)     2.53g/L 
       氯化钯(PdCl2)                 1g/L 
       浓盐酸(HCl)                   100mL 
       去离子水(H2O)                 200mL 
B溶    液锡酸钠(Na2SnO3·3H2O)       7g/L 
       结晶氯化亚锡(SnCl2·2H2O)     75g/L 
       浓盐酸(HCl)                   200mL 
(B)将经过步骤二之(A)后得到的生物模板放入浓度为20g/L～30g/L的次亚磷酸钠水溶液中，在搅拌速度为150r/min～300r/min条件下常温处理0.5min～1.5min，然后采用200目～400目的绢筛(或丝绸)网进行过滤，并用去离子水充分清洗2～4次制得活化生物模板。 
生物模板与次亚磷酸钠水溶液的用量为：1g生物模板需15mL～30mL次亚磷酸钠水溶液。 
(C)将经过步骤二之(B)后得到的生物模板放入化学镀铜液中，在温度为25℃～30℃、搅拌速度200r/min～300r/min条件下施镀5min～30min，使生物模板表面包覆一层连续的铜导电层。 
生物模板与化学镀铜液的用量为：1g生物模板需50mL～200mL化学镀铜液。 
所述的化学镀铜液的组成为15g/L硫酸铜(CuSO4·5H2O)、45g/L乙二胺四乙酸二钠(Na2EDTA)、8mL/L甲醛(37wt％HCHO)、20g/L氢氧化钠(NaOH)、0.1g/Lα，α′-联吡啶。 
步骤三：磁性材质包覆 
(A)首先，设计一种实现微生物表面电镀包覆磁性材质的装置，该 装置包括振动装置、阴极夹具、循环泵、阴极槽、阳极槽、搅拌器、阳极支架、加热套、隔膜、生物模板、石墨阳极、阴极铜网、电镀槽和直流电源。电镀槽由圆形隔膜分割成一个阴极槽和一个阳极槽；阴极槽中设有多层圆筒形阴极铜网，其夹具顶部连接振动装置；阴极铜网中心设有一个机械搅拌器；阳极槽底部有一支架，固定着一个六孔圆筒形石墨阳极；循环泵通过设有阀门的两个管道与阳极槽两侧连接；加热套设置在电镀槽侧壁；稳压直流电源的阴阳极分别与阴极铜网、石墨阳极相连接。 
(B)将步骤二得到的导电生物模板放入阴极槽中，开启搅拌器和加热装置，待达到所需温度时，再依次开启振动装置、循环泵、直流电源，开始施镀。电流密度设定为1A/dm2～15A/dm2，电镀液温度为30℃～70℃，搅拌速度为100r/min～600r/min，电镀时间为30min～240min，振幅为0.05mm～0.5mm，振动频率为5Hz～50Hz。另外，生物模板加入阴极槽中的量优选是阴极槽容量的5vol％～30vol％。电镀结束后将在微生物表面生成均匀连续且具有一定厚度的磁性镀层。 
本发明对微生物表面施镀的磁性材质没有特别限定，例如，可以包括纯Ni、Ni-Fe、Ni-Co-Fe等磁性材质。 
步骤四：脱水处理 
将步骤三得到的磁性生物模板用去离子水彻底清洗，然后在搅拌速度为50r/min～200r/min条件下，依次加入到50％、75％、95％、100％乙醇溶液中分别脱水10min～15min，最后采用200目～400目的绢筛(或丝绸)网进行过滤、收集。 
生物模板与乙醇溶液的用量为：1g生物模板需10mL～20mL乙醇溶液。 
步骤五：真空干燥 
将步骤四得到的磁性生物模板在真空度为-0.05MPa～-0.1MPa、温度为110℃～120℃下干燥3h～4h，随炉冷却后得到生物型电磁吸波微粒。 
本发明一种微生物表面电镀包覆磁性材质的方法及装置，以微生物为模板，在其表面电镀包覆磁性材质来制备电磁吸波微粒，其优点在于： 
1、本发明以微生物为模板，取材方便，形状多样，如球状、杆状、片状、螺旋状等。 
2、采用的化学镀铜导电处理方法工艺稳定、操作方便，并且使用胶态钯活化液将敏化、活化合成一步进行，减少了加工工序，使制备方法更为简单。 
3、电镀工艺可实现微生物表面不含杂质的纯磁性材质的包覆，而且材质的成分、比例及厚度均可调节，进而实现吸波微粒电磁特性的可控。 
4、本发明制得的生物型电磁吸波微粒表面镀层均匀、连续，比重小，并且微生物形体保持良好。 
附图说明
图1是本发明的微生物表面电镀包覆磁性材质的电镀装置示意图。 
图2是以螺旋藻为模板的电镀包覆纯Ni生物微粒的SEM照片。 
图3是以硅藻土为模板的电镀包覆Ni-Fe合金生物微粒的SEM照片。 
图1中符号说明如下： 
1振动装置；2阴极夹具；3循环泵；4阴极槽；5阳极槽；6搅拌器；7阳极支架；8加热套；9隔膜；10生物模板；11石墨阳极；12阴极铜网；13电镀槽；14直流电源。 
文中单位说明如下： 
h    小时      min    分钟     ℃    摄氏度 
g    克        mg     毫克     mL    毫升 
nm   纳米      μm    微米     mm    毫米 
wt％ 质量比    vol％  体积比   MPa   兆帕 
g/L  克/升     r/min  转/分钟  A/dm2 安/立方分米 
mL/L 毫升/升   Hz     赫兹 
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。 
本发明所选用微生物的粒径一般为微米或亚微米尺度，导电层厚度 为400nm～2μm，磁性镀层为200nm～1.5μm。 
本发明是一种以微生物为模板，在其表面电镀包覆一层磁性材质来制备吸波微粒的方法。该方法包括以下步骤： 
步骤一：模板预处理 
本发明所述生物模板没有特别限定，可以是螺旋藻、小球藻、小环藻等微生物活性细胞体，也可以是无机生物模板，例如硅藻土。 
根据所选用的微生物模板类型，采用不同的预处理工艺。 
(A)对于微生物活性细胞体模板，将微生物细胞经磷酸缓冲液清洗，再在温度为3℃～5℃及浓度为2wt％～3wt％的戊二醛溶液中固定4h～6h，之后用去离子水反复清洗、过滤2～4次，备用。 
生物模板与戊二醛溶液的用量为：1g生物模板需15mL～20mL戊二醛溶液。 
(B)对于无机生物模板，在温度为30℃～35℃、搅拌速度为150r/min～300r/min条件下偶联4h～6h，然后在真空度为-0.05MPa～-0.1MPa、温度为110℃～120℃下干燥3h～4h。所使用的偶联液为0.5wt％～2wt％的APTES(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)无水乙醇溶液。 
生物模板与偶联溶液的用量为：1g生物模板需15mL～30mL偶联溶液。 
步骤二：模板导电处理 
(A)将步骤一得到的生物模板放入胶态钯活化液中，在温度为20℃～40℃、搅拌速度为150r/min～300r/min条件下活化5min～15min，之后采用200目～400目的绢筛(或丝绸)网进行过滤，并用去离子水充分清洗2～4次。 
生物模板与胶态钯活化液的用量为：1g生物模板需15mL～30mL胶态钯活化液。 
所述的胶态钯活化液配制时分为A溶液+B溶液。首先在室温下配制B溶液得到白色的混浊液；其后在温度为28℃～30℃的条件下配制A溶液；最后将预先配制好的B溶液在不断搅拌的情况下，缓慢倒入A溶液中，激烈搅拌均匀，得到棕褐色的活化液。将此活化液在60℃～65℃的 水浴中保温3h～5h，之后用去离子水将活化液稀释至1000mL备用。 
A溶液  结晶氯化亚锡(SnCl2·2H2O)    2.53g/L 
       氯化钯(PdCl2)                1g/L 
       浓盐酸(HCl)                  100mL 
       去离子水(H2O)                200mL 
B溶液  锡酸钠(Na2SnO3·3H2O)        7g/L 
       结晶氯化亚锡(SnCl2·2H2O)    75g/L 
       浓盐酸(HCl)                  200mL 
(B)将经过步骤二之(A)后得到的生物模板放入浓度为20g/L～30g/L的次亚磷酸钠水溶液中，在搅拌速度为150r/min～300r/min条件下常温处理0.5min～1.5min，然后采用200目～400目的绢筛(或丝绸)网进行过滤，并用去离子水充分清洗2～4次制得活化生物模板。 
生物模板与次亚磷酸钠水溶液的用量为：1g生物模板需15mL～30mL次亚磷酸钠水溶液。 
(C)将经过步骤二之(B)后得到的生物模板放入化学镀铜液中，在温度为25℃～30℃、搅拌速度200r/min～300r/min条件下施镀5min～30min，使生物模板表面包覆一层连续的铜导电层。 
生物模板与化学镀铜液的用量为：1g生物模板需50mL～200mL化学镀铜液。 
所述的化学镀铜液的组成为15g/L硫酸铜(CuSO4·5H2O)、45g/L乙二胺四乙酸二钠(Na2EDTA)、8mL/L甲醛(37wt％HCHO)、20g/L氢氧化钠(NaOH)、0.1g/Lα，α′-联吡啶。 
步骤三：磁性材质包覆 
(A)如图1所示，本发明组装了一种微生物表面电镀包覆磁性材质的装置，该装置由振动装置1、阴极夹具2、循环泵3、阴极槽4、阳极槽5、搅拌器6、阳极支架7、加热套8、隔膜9、生物模板10、石墨阳极11、阴极铜网12、电镀槽13和直流电源14组成。 
电镀槽13由圆形隔膜9分割成一个阴极槽4和一个阳极槽5，施镀 时将金属化的生物模板10放入阴极槽4中，这样既可避免导电微粒连接阴、阳两极形成导通，又可以保证镀液中离子的自由扩散。阴极槽4中设有多层圆筒形阴极铜网12，其夹具2顶部连接振动装置1，以防止施镀过程中金属化后的生物模板10粘附在阴极铜网12上。阴极铜网12中心设有一个机械搅拌器6，其作用是迫使阴极槽4中的生物模板10处于悬浮状态，与阴极铜网12充分接触。阳极槽5底部有一支架7，固定着一个六孔圆筒形石墨阳极11。循环泵3通过设有阀门的两个管道与阳极槽5两侧连接，以促使阴极槽4和阳极槽5之间的离子交换以及补充镀液中消耗的金属离子。加热套8设置在电镀槽13的侧壁，以对镀液进行加热及控温。稳压直流电源14的阴阳极分别与阴极铜网12、石墨阳极11相连接，提供电镀所需要的电荷。 
(B)将步骤二得到的导电生物模板10放入阴极槽4中，开启搅拌器6和加热装置8，待达到所需温度时，再依次开启振动装置1、循环泵3、直流电源14，开始施镀。电流密度设定为1A/dm2～15A/dm2，电镀液温度为30℃～70℃，搅拌速度为100r/min～600r/min，电镀时间为30min～240min，振幅为0.05mm～0.5mm，振动频率为5Hz～50Hz。另外，生物模板加入阴极槽中的量优选是阴极槽容量的5vol％～30vol％。电镀结束后将在微生物表面生成均匀连续且具有一定厚度的磁性镀层。 
本发明对微生物表面施镀的磁性材质没有特别限定，例如，可以包括纯Ni、Ni-Fe、Ni-Co-Fe等磁性材质。 
步骤四：脱水处理 
将步骤三得到的磁性生物模板用去离子水彻底清洗，然后在搅拌速度为50r/min～200r/min条件下，依次加入到50％、75％、95％、100％乙醇溶液中分别脱水10min～15min，最后采用200目～400目的绢筛(或丝绸)网进行过滤、收集。 
生物模板与乙醇溶液的用量为：1g生物模板需10mL～20mL乙醇溶液。 
步骤五：真空干燥 
将步骤四得到的磁性生物模板在真空度为-0.05MPa～-0.1MPa、温度 为110℃～120℃下干燥3h～4h，随炉冷却后得到生物型电磁吸波微粒。 
实施例1：以螺旋藻为模板的电镀包覆纯Ni生物微粒 
本实例采用螺旋藻为成形模板。该微生物呈蓝绿色，具有规则的螺旋结构，一般螺旋宽26μm～36μm，螺距43μm～57μm，螺数4～7，最多可达20左右。 
步骤一：模板预处理 
将螺旋藻经磷酸缓冲液充分清洗，再在温度为4℃及浓度为2.5wt％的戊二醛溶液中固定4h以增强其机械强度，之后用去离子水反复清洗、过滤3次，备用。 
螺旋藻与戊二醛溶液的用量为：1g螺旋藻需20mL戊二醛溶液。 
步骤二：模板导电处理 
(A)将步骤一得到的螺旋藻放入胶态钯活化液中，在温度为30℃、搅拌速度为220r/min条件下活化10min，之后采用300目的绢筛网进行过滤，并用去离子水充分清洗3次。 
螺旋藻与胶态钯活化液的用量为：1g螺旋藻需25mL胶态钯活化液。 
所述的胶态钯活化液配制时分为A溶液+B溶液。首先在室温下配制B溶液得到白色的混浊液；其后在温度为30℃的条件下配制A溶液；最后将预先配制好的B溶液在不断搅拌的情况下，缓慢倒入A溶液中，激烈搅拌均匀，得到棕褐色的活化液。将此活化液在60℃的水浴中保温4h，之后用去离子水将活化液稀释至1000mL备用。 
A溶液  结晶氯化亚锡(SnCl2·2H2O)  2.53g/L 
       氯化钯(PdCl2)              1g/L 
       浓盐酸(HCl)                100mL 
       去离子水(H2O)              200mL 
B溶液  锡酸钠(Na2SnO3·3H2O)      7g/L 
       结晶氯化亚锡(SnCl2·2H2O)  75g/L 
       浓盐酸(HCl)                200mL 
(B)将经过步骤二之(A)后得到的螺旋藻放入浓度为30g/L的次亚磷酸钠水溶液中，在搅拌速度为220r/min条件下常温处理1min，然后采用300目的绢筛网进行过滤，并用去离子水充分清洗3次制得活化螺旋藻。 
螺旋藻与次亚磷酸钠水溶液的用量为：1g螺旋藻需25mL次亚磷酸钠水溶液。 
(C)将经过步骤二之(B)后得到的螺旋藻放入化学镀铜液中，在温度为28℃、搅拌速度300r/min条件下施镀15min，使螺旋藻表面包覆一层连续的铜导电层。 
螺旋藻与化学镀铜液的用量为：1g螺旋藻需200mL化学镀铜液。 
所述的化学镀铜液的组成为15g/L硫酸铜(CuSO4·5H2O)、45g/L乙二胺四乙酸二钠(Na2EDTA)、8mL/L甲醛(37wt％HCHO)、20g/L氢氧化钠(NaOH)、0.1g/Lα，α′-联吡啶。 
步骤三：磁性材质包覆 
按图1所示电镀装置。将步骤二得到的导电螺旋藻10放入阴极槽4中，开启搅拌器6和加热装置8，待达到所需温度时，再依次开启振动装置1、循环泵3、直流电源14，开始施镀。电流密度设定为4A/dm2，电镀液温度为45℃，搅拌速度为300r/min，电镀时间为120min，振幅为0.5mm，振动频率为30Hz。另外，螺旋藻加入阴极槽中的量是阴极槽容量的15vol％。电镀结束后将在螺旋藻表面生成均匀连续且具有一定厚度的磁性镀层。 
所述的电镀液组成为300g/L硫酸镍(NiSO4·6H2O)、15g/L氯化铵(NH4Cl)、30g/L硼酸(H3BO3)、0.2g/L十二烷基硫酸钠(CH3(CH2)11OSO3Na)。 
步骤四：脱水处理 
将步骤三得到的磁性螺旋藻用去离子水彻底清洗，然后在搅拌速度为120r/min条件下，依次加入到50％、75％、95％、100％乙醇溶液中分别脱水15min，最后采用300目的绢筛网进行过滤、收集。 
螺旋藻与乙醇溶液的用量为：1g螺旋藻需20mL乙醇溶液。 
步骤五：真空干燥 
将步骤四得到的磁性螺旋藻在真空度为-0.1MPa、温度为120℃下干燥4h，随炉冷却后得到螺旋型电磁吸波微粒。图2是以螺旋藻为模板的电镀包覆纯Ni生物微粒的SEM照片。 
实施例2：以片状硅藻土为模板的电镀包覆Ni-Fe生物微粒 
本实例采用片状硅藻土为成形模板。该硅藻土为灰白色片状粉末，粒径30μm～50μm，厚度2μm～5μm，孔隙50nm～200nm。 
步骤一：模板预处理 
将硅藻土在温度为30℃、搅拌速度为220r/min条件下偶联4h，然后在真空度为-0.1MPa、温度为120℃下干燥4h。所使用的偶联液为1.5wt％的APTES(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)无水乙醇溶液。 
硅藻土与偶联溶液的用量为：1g硅藻土需25mL偶联溶液。 
步骤二：模板导电处理 
(A)将步骤一得到的硅藻土放入胶态钯活化液中，在温度为30℃、搅拌速度为220r/min条件下活化10min，之后采用400目的绢筛网进行过滤，并用去离子水充分清洗3次。 
硅藻土与胶态钯活化液的用量为：1g硅藻土需25mL胶态钯活化液。 
所述的胶态钯活化液配制时分为A溶液+B溶液。首先在室温下配制B溶液得到白色的混浊液；其后在温度为30℃的条件下配制A溶液；最后将预先配制好的B溶液在不断搅拌的情况下，缓慢倒入A溶液中，激烈搅拌均匀，得到棕褐色的活化液。将此活化液在60℃的水浴中保温4h，之后用去离子水将活化液稀释至1000mL备用。 
A溶液  结晶氯化亚锡(SnCl2·2H2O)   2.53g/L 
       氯化钯(PdCl2)               1g/L 
       浓盐酸(HCl)                 100mL 
       去离子水(H2O)               200mL 
B溶液  锡酸钠(Na2SnO3·3H2O)       7g/L 
结晶氯化亚锡(SnCl2·2H2O)      75g/L 
浓盐酸(HCl)                    200mL 
(B)将经过步骤二之(A)后得到的硅藻土放入浓度为30g/L的次亚磷酸钠水溶液中，在搅拌速度为220r/min条件下常温处理1min，然后采用400目的绢筛网进行过滤，并用去离子水充分清洗3次制得活化硅藻土。 
硅藻土与次亚磷酸钠水溶液的用量为：1g硅藻土需25mL次亚磷酸钠水溶液。 
(C)将经过步骤二之(B)后得到的硅藻土放入化学镀铜液中，在温度为28℃、搅拌速度300r/min条件下施镀15min，使硅藻土表面包覆一层连续的铜导电层。 
硅藻土与化学镀铜液的用量为：1g硅藻土需200mL化学镀铜液。 
所述的化学镀铜液的组成为15g/L硫酸铜(CuSO4·5H2O)、45g/L乙二胺四乙酸二钠(Na2EDTA)、8mL/L甲醛(37wt％HCHO)、20g/L氢氧化钠(NaOH)、0.1g/Lα，α′-联吡啶。 
步骤三：磁性材质包覆 
按图1所示电镀装置。将步骤二得到的导电硅藻土10放入阴极槽4中，开启搅拌器6和加热装置8，待达到所需温度时，再依次开启振动装置1、循环泵3、直流电源14，开始施镀。电流密度设定为6A/dm2，电镀液温度为50℃，搅拌速度为300r/min，电镀时间为120min，振幅为0.5mm，振动频率为35Hz。另外，硅藻土加入阴极槽中的量是阴极槽容量的20vol％。电镀结束后将在硅藻土表面生成均匀连续且具有一定厚度的磁性镀层。 
所述的电镀液组成为250.3295g/L硫酸镍(NiSO4·6H2O)、13.239g/L硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)、25g/L硼酸(H3BO3)、20g/L柠檬酸钠(C4H4Na2O4·6H2O)、3g/L糖精(Sacc)。 
步骤四：脱水处理 
将步骤三得到的磁性硅藻土用去离子水彻底清洗，然后在搅拌速度 为120r/min条件下，依次加入到50％、75％、95％、100％乙醇溶液中分别脱水15min，最后采用400目的绢筛网进行过滤、收集。 
硅藻土与乙醇溶液的用量为：1g硅藻土需20mL乙醇溶液。 
步骤五：真空干燥 
将步骤四得到的磁性硅藻土在真空度为-0.1MPa、温度为120℃下干燥4h，随炉冷却后得到片状电磁吸波微粒。图3是以硅藻土为模板的电镀包覆Ni-Fe合金生物微粒的SEM照片。 
经本发明制备方法制成的磁性吸波微粒表面镀层均匀、连续，比重小，形状多样，能良好的保持微生物原始形体。可作为功能微结构制备电磁波屏蔽与吸收材料，广泛应用于国防、航空、航天、电子等领域。 

Claims (2)

1.一种微生物表面电镀包覆磁性材质的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一：模板预处理
所述生物模板没有特别限定，为微生物活性细胞体，或者为无机生物模板；
根据所选用的微生物模板类型，采用不同的预处理工艺：
(A)对于微生物活性细胞体模板，将微生物细胞经磷酸缓冲液清洗，再在温度为3℃～5℃及浓度为2wt％～3wt％的戊二醛溶液中固定4h～6h，之后用去离子水反复清洗、过滤2～4次，备用；
生物模板与戊二醛溶液的用量为：1g生物模板需15mL～20mL戊二醛溶液；
(B)对于无机生物模板，在温度为30℃～35℃、搅拌速度为150r/min～300r/min条件下偶联4h～6h，然后在真空度为-0.05MPa～-0.1MPa、温度为110℃～120℃下干燥3h～4h；所使用的偶联液为0.5wt％～2wt％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷无水乙醇溶液；
生物模板与偶联溶液的用量为：1g生物模板需15mL～30mL偶联溶液；
步骤二：模板导电处理
(A)将步骤一得到的生物模板放入胶态钯活化液中，在温度为20℃～40℃、搅拌速度为150r/min～300r/min条件下活化5min～15min，之后采用200目～400目的绢筛或丝绸网进行过滤，并用去离子水充分清洗2～4次；
生物模板与胶态钯活化液的用量为：1g生物模板需15mL～30mL胶态钯活化液；
(B)将经过步骤二之(A)后得到的生物模板放入浓度为20g/L～30g/L的次亚磷酸钠水溶液中，在搅拌速度为150r/min～300r/min条件下常温处理0.5min～1.5min，然后采用200目～400目的绢筛或丝绸网进行过滤，并用去离子水充分清洗2～4次制得活化生物模板；
生物模板与次亚磷酸钠水溶液的用量为：1g生物模板需15mL～30mL次亚磷酸钠水溶液；
(C)将经过步骤二之(B)后得到的生物模板放入化学镀铜液中，在温度为25℃～30℃、搅拌速度200r/min～300r/min条件下施镀5min～30min，使生物模板表面包覆一层连续的铜导电层；
生物模板与化学镀铜液的用量为：1g生物模板需50mL～200mL化学镀铜液；
步骤三：磁性材质包覆
将步骤二得到的导电生物模板放入实现微生物表面电镀包覆磁性材质装置的阴极槽中，开启该装置的搅拌器和加热套，待达到所需温度时，再依次开启该装置的振动装置、循环泵、直流电源，开始施镀；电流密度设定为1A/dm2～15A/dm2，电镀液温度为30℃～70℃，搅拌速度为100r/min～600r/min，电镀时间为30min～240min，振幅为0.05mm～0.5mm，振动频率为5Hz～50Hz；
步骤四：脱水处理
将步骤三得到的磁性生物模板用去离子水彻底清洗，然后在搅拌速度为50r/min～200r/min条件下，依次加入到50％、75％、95％、100％乙醇溶液中分别脱水10min～15min，最后采用200目～400目的绢筛或丝绸网进行过滤、收集；
生物模板与乙醇溶液的用量为：1g生物模板需10mL～20mL乙醇溶液；
步骤五：真空干燥
将步骤四得到的磁性生物模板在真空度为-0.05MPa～-0.1MPa、温度为110℃～120℃下干燥3h～4h，随炉冷却后得到生物型电磁吸波微粒。
2.一种微生物表面电镀包覆磁性材质的装置，其特征在于：该装置包括振动装置、阴极夹具、循环泵、阴极槽、阳极槽、搅拌器、阳极支架、加热套、隔膜、生物模板、石墨阳极、阴极铜网、电镀槽和直流电源；电镀槽由圆形隔膜分割成一个阴极槽和一个阳极槽；阴极槽中设有多层圆筒形阴极铜网，其夹具顶部连接振动装置；阴极铜网中心设有一个机械搅拌器；阳极槽底部有一支架，固定着一个六孔圆筒形石墨阳极；循环泵通过设有阀门的两个管道与阳极槽两侧连接；加热套设置在电镀槽侧壁；稳压直流电源的阴阳极分别与阴极铜网、石墨阳极相连接。
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