本發(fā)明涉及一種鉀鈉合金基磁性液體及其制備方法，屬于功能材料的領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在很多場(chǎng)合，如各種交直流發(fā)電機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)、電瓶直流電動(dòng)機(jī)、吊車(chē)電機(jī)集電環(huán)、各型電焊機(jī)等等，通常需要使用金屬電刷或碳刷作為與運(yùn)動(dòng)件作滑動(dòng)接觸而形成電連接的一種導(dǎo)電部件。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)的種類(lèi)和使用的工況條件越來(lái)越多樣化，使得傳統(tǒng)的固體電刷在高速下摩擦發(fā)熱、磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致電刷更換頻繁、壽命較短。我們?cè)O(shè)想如果能采用液體金屬電刷應(yīng)能很好的解決高速導(dǎo)致的摩擦和發(fā)熱問(wèn)題，如鉀鈉合金、鎵銦合金、水銀等。然而問(wèn)題是金屬液體雖具有良好的導(dǎo)電性，但同時(shí)其流動(dòng)性不利于控制。磁性液體是一種新型的納米功能材料，由于其同時(shí)具有固體的磁性和液體的流動(dòng)性而具有許多獨(dú)特的性質(zhì)，其中一個(gè)最重要的特性是可以通過(guò)磁場(chǎng)控制磁性液體在所需要的位置，例如磁性液體用于特定部位的密封和散熱等。磁性液體的基本組成包括磁性顆粒、載液和表面活性劑等，其中載液作為磁性液體的重要組成部分，對(duì)其流變性能和物理化學(xué)性質(zhì)有著舉足輕重的影響，因此在選用磁性液體時(shí)，載液的種類(lèi)是首要考慮因素。目前，國(guó)內(nèi)外許多專(zhuān)家對(duì)不同載液基的磁性液體進(jìn)行了相關(guān)的研究，但由于制備的難度和可行性，現(xiàn)行的磁性液體載液主要以各種有機(jī)物和水為主。由于有機(jī)物和水基磁性液體不具有導(dǎo)電性，限制了其在需要導(dǎo)電功能的電子工程領(lǐng)域的可能應(yīng)用。在常溫常壓下以液態(tài)存在的鉀鈉合金，由于具有低熔點(diǎn)，高沸點(diǎn)，低蒸氣壓，良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性等特性，使其成為具有導(dǎo)電功能的磁性液體載液的優(yōu)良選擇。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服傳統(tǒng)固體電刷的缺點(diǎn)，彌補(bǔ)現(xiàn)行常用磁性液體種類(lèi)的不足，本發(fā)明提供一種導(dǎo)電性好，流動(dòng)性好，飽和磁化強(qiáng)度較高的可應(yīng)用于電子工程領(lǐng)域的鉀鈉合金基磁性液體及其制備工藝。

本發(fā)明是通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)的：

一種具有導(dǎo)電功能的鉀鈉合金基磁性液體，包含磁性顆粒和合金載液；所述磁性顆粒與合金載液的質(zhì)量比為1：30。

優(yōu)選的是，所述磁性顆粒為納米羰基鐵磁性顆粒；所述合金載液為液態(tài)鉀鈉合金。

上述鉀鈉合金基磁性液體的制備方法是，首先采用逐步升溫液相分解法制備納米羰基鐵磁性顆粒；然后在煤油保護(hù)下，將純金屬K和純金屬Na按照一定比例機(jī)械混合后獲得液態(tài)鉀鈉合金；同樣在煤油保護(hù)下，將鉀鈉合金載夜與納米羰基鐵磁性顆粒通過(guò)機(jī)械攪拌和超聲分散，制得鉀鈉合金基磁性液體。

上述的方法包括如下步驟：

1)采用逐步升溫液相分解法制備納米羰基鐵磁性顆粒；

2)在煤油保護(hù)下，將純金屬K和純金屬Na按照3:1的比例機(jī)械混合，24小時(shí)后獲得液態(tài)鉀鈉合金；

3)將上述步驟(1)中獲得的納米羰基鐵磁性顆粒進(jìn)行稱(chēng)量，加入到燒杯中，然后加入一定量的煤油；

4)為將鉀鈉合金注射到上述步驟(3)獲得的煤油液面下，機(jī)械攪拌并于30℃超聲分散若干小時(shí)，即獲得銀灰色鉀鈉合金基磁性液體。

優(yōu)選的是，步驟(1)中，所述的納米羰基鐵磁性顆粒的制備方法為：將19.6gFe(CO)₅，29.2g二甲基甲酰胺(C₃H₇NO)和0.7g端氨基聚氨酯加入到三口燒瓶中，然后安裝攪拌裝置，插入溫度計(jì)，通氣管和冷凝管，以300r/min的轉(zhuǎn)速攪拌，并開(kāi)始緩慢升溫，當(dāng)溫度到達(dá)150℃時(shí)反應(yīng)完成，反應(yīng)完成后將產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到離心筒中進(jìn)行離心沉淀，過(guò)濾真空干燥即得納米羰基鐵磁性顆粒。

優(yōu)選的是，步驟(2)中，所述純金屬K和純金屬Na的原子質(zhì)量比為39:23。

優(yōu)選的是，步驟(2)中，所述純金屬K和純金屬Na的純度為99.999％。

優(yōu)選的是，步驟(3)中，所述納米羰基鐵磁性顆粒與合金載液的質(zhì)量比為1:30。

上述的具有導(dǎo)電功能的鉀鈉合金基磁性液體在電機(jī)電刷中的應(yīng)用。

本發(fā)明采用常溫下呈液體狀態(tài)的鉀鈉合金作為磁性液體的載液，將納米羰基鐵磁性顆粒分散在合金載液中，制備獲得合金載液基磁性液體，該類(lèi)磁性液體同時(shí)具有優(yōu)良的流動(dòng)性，導(dǎo)電性和磁性性能。

本發(fā)明通過(guò)采用鉀鈉合金作為磁性液體的載液，用納米羰基鐵作為磁性顆粒，獲得的磁性液體飽和磁化強(qiáng)度較高，導(dǎo)電性好，流動(dòng)性好，克服了傳統(tǒng)電刷的缺點(diǎn)，補(bǔ)充了現(xiàn)行磁性液體的種類(lèi)。本發(fā)明獲得的鉀鈉合金基磁性液體在電子工程領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1在煤油保護(hù)下制備鉀鈉合金載液磁性液體的原理圖。

圖2鉀鈉合金基磁性液體的VSM曲線(xiàn)圖。

圖1中：注射器(1)、煤油(2)、鉀鈉合金(3)、納米羰基鐵磁性顆粒(4)、攪拌器(5)；

結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

在燒杯中倒入稱(chēng)量好的納米羰基鐵磁性顆粒，然后加入煤油；為避免鉀鈉合金與空氣的接觸，將注射器針頭插入煤油液面下，推動(dòng)針管注入一定量的鉀鈉合金液體，通過(guò)機(jī)械攪拌和超聲分散即可獲得鉀鈉合金基磁性液體。由于該磁性液體采用鉀鈉合金作為載液，納米羰基鐵粉作為磁性顆粒，因此該種磁性液體飽和磁化強(qiáng)度較高，并具有金屬的高熱傳導(dǎo)性和導(dǎo)電性能，在電子工程領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

具體實(shí)施方法

下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明：

原材料有：99.999％純的K和Na金屬，F(xiàn)e(CO)₅，二甲基甲酰胺(C₃H₇NO)，端氨基聚氨酯，KMnO₄溶液，氬氣。

將純金屬K和純金屬Na按照3:1的比例在煤油的保護(hù)下機(jī)械混合，24小時(shí)后獲得液態(tài)KNa合金。

將19.6gFe(CO)₅，29.2g二甲基甲酰胺(C₃H₇NO)和0.7g端氨基聚氨酯加入到三口燒瓶中，然后安裝攪拌裝置，插入溫度計(jì)和通氣管，并安裝2根串聯(lián)的空氣冷凝管，冷凝管的一端連接導(dǎo)氣管，導(dǎo)氣管的另一端放置在KMnO₄溶液中，充好惰性氣體(氬氣)后，以300r/min的轉(zhuǎn)速攪拌，并開(kāi)始緩慢升溫，當(dāng)溫度到達(dá)150℃時(shí)反應(yīng)完成，反應(yīng)完成后將產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到離心筒中進(jìn)行離心沉淀，過(guò)濾真空干燥即得納米羰基鐵磁性顆粒。

將納米羰基鐵磁性顆粒進(jìn)行稱(chēng)量，加入到燒杯中，然后加入一定量的煤油。將鉀鈉合金液注入注射器中，將注射器針頭插入煤油液面下，推動(dòng)注射器注入一定量的鉀鈉合金液體，機(jī)械攪拌并于30℃超聲分散若干小時(shí)，即獲得銀灰色鉀鈉合金基磁性液體。

取一定量的鉀鈉合金基磁性液體，進(jìn)行VSM測(cè)試表征。