高分子/磁粉复合材料的发展现状与制备研究(2)

　　2.1 智能控制

　　（1）阻尼减震

　　MRE 在磁场作用下，其内部的磁粉颗粒被磁化，产生相互作用力，以抵抗 MRE 的变形，增加材料抵抗变形能力，即在外部磁场下会产生磁致模量和磁致阻尼，被统称为磁致效应[6].

　　日本铁道综合技术研究所利用磁性橡胶开发出的磁性复合型减振材料以其响应速度快、能耗低和可控可逆性好着称，克服了磁流变液存在颗粒易沉降、力学性能较低和容易团聚等问题，在使用时不需要任何密封装置，被广泛用于汽车悬架、设备冲击防护、减振降噪、传感器元件等领域[31].

　　（2）智能传感磁性材料用于制备磁传感器的原理是电磁感应、霍尔效应和磁电阻效应等。基于磁电阻效应的传感器具有灵敏度高、体积小、功耗低和集成容易等优点，正在取代传统的基于霍尔效应、各向异性磁电阻和巨磁电阻的磁传感器[32-33].

　　日本、美国、西欧的汽车工程师在把永磁马达、永磁控制器/传感器和永磁线性传动装置用来替代减震器及液压动力控制系统[34].德国大陆轮胎公司将磁粉混入轮胎侧胶料形成磁性胶条，再通过轮胎侧扭力测量装置采用传感器从旋转轮胎胎侧的磁性胶条上采集信号，以获取大量有关汽车和路面之间力的有用数据，有利于驾驶员在不同路况下对车的控制。

　　日本、德国等国家较早研制磁性温度敏感开关（TRS）、热敏固体继电器（FTC）和过热监视器（OHD）等。其中，磁性温度敏感开关（TRS）工作温度在-40℃~+150℃之间，温度精度可达±1.5℃[35].

　　2.2 吸波材料吸波材料是指能够吸收衰减入射的电磁波，并将电磁波能转换为其它形式的能量而耗散掉或使电磁波发生干涉而消失的一类功能材料[36-37].磁性材料为双复介质材料，既是电介质，又是磁介质，比其它吸波材料更容易实现吸收频带宽、质量轻的优点。采用磁粉与高分子材料复合制备的磁性复合材料具有加工性能优异、成型方法多样和生产效率高等优点，特别适合于制备批量化、高精度、尺寸小的吸波制品。

　　磁性复合材料因其具有"薄、轻、宽、强"等特点，在隐身材料领域正逐步取代传统材料。目前，防止雷达探测的微波吸收剂多为无机铁氧体，但其密度大难以在飞行器上应用。探索轻型、宽频带、高吸收率的新型微波吸收剂是隐身材料今后攻克的难点。根据电磁波理论，只有兼具电、磁损耗才有利于展宽频带和提高吸收率。磁性高分子微球与导电聚合物的复合物具有新型微波吸收剂的特征[38],在隐身技术和电磁屏蔽上具有广阔的应用前景。

　　2.3 电子电器

　　磁性橡胶如铁氧体填充橡胶永磁体曾大量用于制造冷藏车、电冰箱、电冰柜门的垫圈[39-40].北京化工研究院曾研制出专用于风扇电机的磁性橡胶，应用于计算机散热风扇。

　　磁性塑料加工性能好、尺寸精度高、韧性好、质量轻、价格便宜、易批量生产，广泛用于电子电气、仪器仪表、通讯、日用品等诸多领域，如制造彩色显像管会聚组件、微电机磁钢、汽车仪器仪表、分电器垫片和气动元件磁环等。

　　2.4 生物医学

　　磁性高分子微球能够迅速响应外加磁场的变化，并可通过共聚赋予其表面多种功能基团（如-OH、-COOH、-CHO、-NH2）从而联接上生物大分子和细胞等[41].自 20 世纪 70 年代中期以来，磁性高分子微球在细胞分离、固定化酶、免疫测定、生物导弹、脱氧核糖核酸（DNA）分离及核酸杂交等领域得到广泛的研究[42-43].

　　（1）磁分离技术

　　磁分离技术是根据物质在磁场条件下有不同的磁性而实现分离的操作。由于磁性高分子微球具有磁性，在磁场作用下可定向运动到特定部位，或迅速从周围介质中分离出来具有磁响应性和不同的表面功能性生物大分子或细胞[44].它可从比较污浊的物系中分离出目标产物，而且易于清洗，这是传统生物亲和分离所无法做到的。同时，该技术是从含生物粒子的溶液中吸附分离亚微米粒子最可行的方法之一。

　　（2）免疫测定

　　免疫测定的目的是确定溶液中免疫活性分子，如抗原、抗体的浓度。研究者利用磁性高分子微球比表面积大、易分离、表面可功能化等优点进行免疫测定[45-46].例如用于氨甲蝶呤、甲状腺素、催乳激素、地谷新等的放射免疫测定（RIA）；内质醇（氢化可的松）的荧光免疫测定（FIA）；VB12 的非放射免疫测定（Non-RIA）等。与传统方法相比，具有特异性好、灵敏度高、准确性好的优点。

　　（3）生物导弹。

　　在磁性纳米粒子表面涂覆高分子，再与蛋白质相结合制得的磁性药物微球是一种靶向给药系统的新剂型药物[47-49].以这种磁性纳米粒子作为药物的载体，然后静脉注射到动物体内，在外加磁场下引导药物向病变部位运动从而达到定向治疗之目的。
　　
　　异位栓塞及梗死是介入治疗中仍有待解决的严重并发症，磁控血管内磁性微球栓塞具有磁控导向和靶位栓塞等优点，为解决上述临床难题提供了新途径[50].惠旭辉等[51]制备了直径为 30μm-50μm的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）磁性微球，发现该微球具有磁响应能力强、磁控栓塞效果可靠，在较大管径下仍能实现靶位栓塞等优点，是一种较好的磁控血管内栓塞材料，在药理学、分子生物化学和药学领域具有潜在应用。

　　（4）光导功能材料磁性粒子（包括磁珠、磁性高分子微球等）具有磁响应性，在外加磁场的作用下可以很方便地分离。因其具有比表面积大、表面特性多样的特点，可以结合各种功能物质[52].酞菁类化合物作为有机光导功能材料，具有价廉、稳定、低毒和广泛的光谱响应的特点。然而它的不溶性和难以成膜性却妨碍了它的深入研究和实际应用。在磁性高分子粒子表面接上酞菁功能基团，利用酞菁分子的光导性作为检测信号来获取生物活性分子间的相互作用信息，进而应用于临床检测诊断[53].

　　磁性高分子微球是指通过适当的方法使聚合物与无机物结合起来，形成具有一定磁性及特殊结构的微球，在磁性材料、细胞生物学、分子生物学和医学等诸多领域显示出了强大的生命力。

　　3 结论与展望

　　磁性高分子复合材料具有高分子材料的易成型加工和磁粉材料的磁特性，现已在电子电器、智能材料、吸波材料和生物医学得以广泛应用。利用磁性高分子复合材料良好的缩波特性，可设计出各种微带天线、微波网络、微带电路和微带元器件，对现代雷达技术、卫星通信和移动通信将产生重大影响。以生物可降解高分子材料为基体的磁性微球在药物载体、磁性分离、免疫测试、磁疗和临床医学领域将得到快速发展。

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