多孔磁性金属微米纤维的制备及其声波吸收和生物蛋白吸附特性

摘要

多孔材料因具有无数细微孔隙,孔隙间彼此贯通,且通过表面与外界相通,而具有良好的吸声降噪功能或良好的吸附性能。多孔金属材料,因具有强度高、耐高温和耐水性好等优点,是传统的吸声材料。同时铁磁金属材料具有高的饱和磁化强度、低的矫顽力和很好的磁响应特性,且制备工艺简单,产品性能优良,应用范围广。然而在对多孔金属的研究中,对一维状微米纤维的研究却少有涉及,尤其是对多孔铁磁性金属微米纤维的吸声性能及生物蛋白吸附性能尚未有报道。本文在多孔铁磁性金属纤维材料制备的基础上,分别从吸声降噪和医药研究角度出发,着重研究多孔结构的形成及其对磁性能、吸声性能及生物蛋白吸附特性的影响,主要工作如下:
　　 1.以柠檬酸、乳酸和金属盐为原料,采用有机凝胶-热还原法成功制备了多孔铁磁性纳米晶Fe0.2(Co020Ni80)0.8微米纤维。通过XRD、SEM、比表面积孔隙度分析仪和驻波管法等手段对纤维的组成、形貌、比表面积和吸声性能等进行了表征。结果表明,纤维粗细均匀,直径在3-4μm之间,组成纤维的晶粒尺寸约为29nm左右。通过调控有机羧酸和金属盐的摩尔比可以得到较高的比表面积(17.728m2/g)以及不同的孔径和孔体积。不同厚度(15mm厚和40mm厚)的样品,预测和实测吸声系数均得到良好的吸声性能,其吸声系数随着样品厚度的增加而增加,比其它一些新型吸声材料的吸声系数高。通过引入空腔,样品的吸声性能得到进一步的提高,随着空腔厚度的增加,吸声峰的位置向较低的频率移动,且吸声峰的频带变宽。
　　 2.以柠檬酸、乳酸和硝酸铁为原料,采用有机凝胶-热还原法成功制备了超细(直径＜4μm),且长径比大于1000的中空磁性铁微米纤维。通过热重.差热分析、XRD、FTIR、SEM、振动样品磁强计、比表面积孔隙度分析仪和紫外分光光度计等手段对凝胶前驱体的热分解过程,焙烧温度对样品的结构、形貌、磁性能以及蛋白质吸附特性的影响进行了研究。结果表明,纤维直径在1.5-2μm之间,具有软磁材料的特征,良好的牛血清白蛋白(BSA)吸附性能。BSA在多孔铁纤维上的吸附符合Langmuir吸附模型和Frendlich吸附模型。