CN107584130A - 一种液态金属纳米马达的制备方法 - Google Patents

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贺强
李泽生
郭斌
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Abstract

本发明提供了一种液态金属纳米马达的制备方法，属于微纳米马达的制备技术领域。按照1g液态金属对应20mL分散介质投料；使用探头式超声破碎仪进行超声破碎，超声功率控制在600～800W，时间为4～6h；超声结束后，将获得的分散系静置10～14h，使其充分老化；将老化后的分散系在1000*G下离心3min，取上清液，上清液中即包含制备的镓基液态金属纳米棒；制备得到液态金属纳米棒后，在MHz频率的超声场下驱动，得到超声驱动的人造微纳米马达。本发明充分利用物理破碎的方法，直接获得镓铟合金液态金属纳米棒，制备过程安全、高效、快速，在生物相容性的超声场下，液态金属纳米棒可以进行一定距离稳定的直线运动，速度可达28μm/s，具有较好的应用前景。

Description

一种液态金属纳米马达的制备方法
技术领域
本发明涉及一种液态金属纳米马达的制备方法，属于纳米马达的制备技术领域。
背景技术
镓元素具有熔点低，在室温下易呈现液态的特点；镓合金熔点比纯镓更低，它们可被统称为镓基液态金属。近年来关于镓及其合金的研究取得了很大进展，镓基液态金属在纳米科学技术领域也得到一定的应用。目前已经能够通过超声场作用下的物理分散的方法制备粒径分布较为均一的液态金属纳米球，也可以通过模板挤压等方法制备液态金属棒。但是模板挤压法制备的液态金属棒一般较大，难以达到纳米尺度。因此，利用超声场下物理分散可以制备较小纳米粒子的优点，采用超声破碎制备尺度较小的液态金属纳米棒，并探索其作为人造微纳米马达的应用。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，即模板挤压法制备的液态金属棒一般较大，难以达到纳米尺度的问题，进而提供一种液态金属纳米马达的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种液态金属纳米马达的制备方法，由以下步骤实现：
步骤一、按照1g液态金属镓或镓铟合金对应20mL分散介质投料；
步骤二、使用探头式超声破碎仪对步骤一的物料进行超声破碎，超声功率控制在600～800W，时间为4～6h，期间注意补充因超声空化损失的分散剂；
步骤三、超声结束后，将获得的分散系静置10～14h，使其充分老化；
步骤四、将老化后的分散系在1000*G条件下离心2～4min，取上清液，上清液中即包含制备的镓基液态金属纳米棒，镓基液态金属纳米棒的直径为100～200nm，长度为1～1.5μm。
步骤一中，所述分散介质为去离子水和稳定剂的混合物，稳定剂在混合物中的浓度为0.001mol/L。
步骤一中，所述分散介质为去离子水和稳定剂的混合物，稳定剂在混合物中的浓度为0.005mol/L。
步骤一中，所述分散介质为去离子水和稳定剂的混合物，稳定剂在混合物中的浓度为0.0005mol/L。
步骤一中，所述稳定剂为巯基丙酸或巯基十一烷醇。
步骤二中，超声功率控制在600W，时间为6h。
步骤二中，超声功率控制在700W，时间为5h。
步骤二中，超声功率控制在800W，时间为4h。
步骤三中，超声结束后，将获得的分散系静置12h。
步骤四中，将老化后的分散系在1000*G条件下离心3min。
本发明中液态金属纳米马达的运动原理是：在分散介质中，液态金属纳米棒对超声场的响应与周围的分散介质不同，因此呈现出不同的流体运动形态。
本发明充分利用物理破碎的方法，直接获得镓或镓铟合金液态金属纳米棒，制备过程安全、高效、快速，在生物相容性的超声场下，液态金属纳米棒可以进行一定距离稳定的直线运动，速度可达28μm/s，具有较好的应用前景。
附图说明
图1为采用镓铟合金制备的液态金属纳米棒的扫描电镜照片，标尺3μm。
图2为采用镓铟合金制备的液态金属纳米棒的透射电镜照片，标尺0.5μm。
图3为超声驱动的液态金属纳米马达的运动照片，标尺20μm。
具体实施方式
下面将对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
实施例1
本实施例中采用的分散介质为去离子水，采用的稳定剂是巯基丙酸，浓度为0.001mol/L，制备所用仪器为超声破碎仪。
将纯镓与分散介质按照1g液态金属对应20mL分散介质放入烧杯中，800W功率下超声破碎4h，超声结束后，静置12h，1000*G条件下离心3min，取上清液保存。
制备的纳米棒长度1～1.5μm，直径约150nm。
实施例2
本实施例中采用的分散介质为去离子水，采用的稳定剂是巯基丙酸，浓度为0.005mol/L，制备所用仪器为超声破碎仪。
将纯镓铟合金与分散介质按照1g液态金属对应20mL分散介质放入烧杯中，800W功率下超声破碎5h，超声结束后，静置12h，1000*G条件下离心3min，取上清液保存。
制备的纳米棒长度1～1.2μm，直径约100nm。
实施例3
本实施例中采用的分散介质为去离子水，采用的稳定剂是巯基十一烷醇，浓度为0.0005mol/L，制备所用仪器为超声破碎仪。
将镓铟合金与分散介质按照1g液态金属对应20mL分散介质放入烧杯中，700W功率下超声破碎4h，超声结束后，静置12h，1000*G条件下离心3min，取上清液保存。
制备的纳米棒长度1～1.4μm，直径约110nm。
实施例4
液态金属纳米棒结构的评价方法和结果(如图1图2所示)。
使用扫描电子显微镜(FEI Quanta 200F，USA)和透射电子显微镜(Hitachi H-7650，Japan)表征镓铟合金液态金属纳米棒的形貌，观察发现，制备的纳米棒普遍呈圆柱形，扫描电镜二次电子模式下能观察到侧面的曲面形貌，单根纳米棒的各部分直径基本一致；纳米棒的长度为1～1.5μm，直径为100～200nm。
实施例5
采用超声驱动的形式，验证液态金属纳米马达的运动。本实施例中采用的超声场源为市售的压电陶瓷片，搭配信号发生器使用，应用的超声频率为1.12MHz。使用光学显微镜系统(Olympus CKX-41，Japan)观察并记录液态金属纳米马达的运动情况。记录所得数据显示，液态金属纳米马达在超声场下能进行一定距离的稳定的直线运动，速度可达28μm/s(如图3所示)。
本实施例验证了液态金属纳米棒作为超声驱动马达的可行性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种液态金属纳米马达的制备方法，其特征在于，
步骤一、按照1g液态金属镓或镓铟合金对应20mL分散介质投料；
步骤二、使用探头式超声破碎仪对步骤一的物料进行超声破碎，超声功率控制在600～800W，时间为4～6h，期间注意补充因超声空化损失的分散介质；
步骤三、超声结束后，将获得的分散系静置10～14h，使其充分老化；
步骤四、将老化后的分散系在1000*G条件下离心2～4min，取上清液，上清液中即包含制备的镓基液态金属纳米棒，镓基液态金属纳米棒的直径为100～200nm，长度为1～1.5μm。
2.根据权利要求1所述的液态金属纳米马达的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述分散介质为去离子水和稳定剂的混合物，稳定剂在混合物中的浓度为0.001mol/L。
3.根据权利要求1所述的液态金属纳米马达的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述分散介质为去离子水和稳定剂的混合物，稳定剂在混合物中的浓度为0.005mol/L。
4.根据权利要求1所述的液态金属纳米马达的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述分散介质为去离子水和稳定剂的混合物，稳定剂在混合物中的浓度为0.0005mol/L。
5.根据权利要求1所述的液态金属纳米马达的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述稳定剂为巯基丙酸或巯基十一烷醇。
6.根据权利要求1所述的液态金属纳米马达的制备方法，其特征在于，步骤二中，超声功率控制在600W，时间为6h。
7.根据权利要求1所述的液态金属纳米马达的制备方法，其特征在于，步骤二中，超声功率控制在700W，时间为5h。
8.根据权利要求1所述的液态金属纳米马达的制备方法，其特征在于，步骤二中，超声功率控制在800W，时间为4h。
9.根据权利要求1所述的液态金属纳米马达的制备方法，其特征在于，步骤三中，超声结束后，将获得的分散系静置12h。
10.根据权利要求1所述的液态金属纳米马达的制备方法，其特征在于，步骤四中，将老化后的分散系在1000*G条件下离心3min。
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