可磁化的液体复合材料及其制备方法、磁场分布测量方法与流程

本申请涉及磁场测量，特别是涉及可磁化的液体复合材料及其制备方法、磁场分布测量方法。

背景技术：

1、磁场分布的精确测量与可视化在众多科学与工程领域至关重要。在相关的磁场分布测量技术中，霍尔探头扫描法是获取磁场定量数据的主要手段，该方案需要通过探头进行逐点测量，效率低下，且该方案难以全局、直观地获取磁场分布的场型信息。相关技术还会采用铁粉示踪法对磁场分布的全局进行可视化测量，然而，铁粉显示的磁场分布图案为松散排列的粉末形态，结构稳定性差，极易在移除磁场或受到轻微扰动后发生散落或变形，不便于进行后续的存储与分析，磁场分布的可视化效果差且测量精度有限。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本申请提供了可磁化的液体复合材料及其制备方法、磁场分布测量方法。

2、第一方面，本申请提供一种可磁化的液体复合材料，包括第一液相和第二液相；上述第一液相包括第一溶剂和分散于上述第一溶剂中的带正电的磁性颗粒；上述第二液相包括第二溶剂和分散于上述第二溶剂中的带负电的非磁性颗粒；其中，上述第一溶剂与上述第二溶剂互不相溶，上述第一液相和上述第二液相之间接触并形成相界面；上述磁性颗粒被配置为在外加磁场的作用下向上述相界面的方向迁移，并富集于上述第一液相靠近上述相界面的一侧；富集于上述相界面一侧的上述磁性颗粒和上述第二溶剂中的上述非磁性颗粒在上述相界面处通过静电作用相互结合，以驱动上述相界面发生形变，在上述相界面处形成具有拓扑形貌的界面组装结构，上述界面组装结构的拓扑形貌与上述外加磁场的磁感应线分布相对应。

3、在一些实施例中，上述界面组装结构还包含交联固化网络，上述交联固化网络与上述磁性颗粒和/或上述非磁性颗粒的表面相结合，以将上述拓扑形貌锁定。

4、在一些实施例中，上述非磁性颗粒包括聚阴离子电解质。

5、在一些实施例中，上述聚阴离子电解质包括透明质酸、透明质酸钠、聚丙烯酸、海藻酸钠、单宁酸中的至少一种。

6、在一些实施例中，上述磁性颗粒包括可磁化核和结合于上述可磁化核表面的第一配体分子，上述第一配体分子用于使上述可磁化核的表面带正电。

7、在一些实施例中，上述可磁化核包括四氧化三铁、三氧化二铁、铁氧体、钴氧化物、镍氧化物、铁镍合金、铁钴合金及铁铂合金中的至少一种。

8、在一些实施例中，上述第一配体分子包括氨基硅烷类化合物和经阳离子化处理的羧酸类表面活性剂中的至少一种。

9、在一些实施例中，上述磁性颗粒还包括结合于上述可磁化核表面的第二配体分子，上述第二配体分子为热致相变分子，上述热致相变分子用于在上述相界面处形成上述交联固化网络；上述热致相变分子被配置为响应于温度变化而发生相变，以改变上述界面组装结构的力学状态，从而将上述界面组装结构的拓扑形貌锁定或释放。

10、在一些实施例中，上述热致相变分子包括有机胺类热致相变分子、多元醇类热致相变分子、脂肪醇类热致相变分子、羧酸类热致相变分子、烷烃类热致相变分子中的至少一种。

11、在一些实施例中，上述有机胺类热致相变分子包括己二胺和三乙胺中的至少一种。

12、在一些实施例中，上述第一溶剂为油相溶剂，上述第二溶剂为水相溶剂；或者，上述第一溶剂为水相溶剂，上述第二溶剂为油相溶剂。

13、第二方面，本申请提供一种磁场分布测量方法，包括：将带正电的磁性颗粒分散于第一溶剂中，获得第一液相；以及，将带负电的非磁性颗粒分散于第二溶剂中，获得第二液相；其中，上述第一溶剂与上述第二溶剂互不相溶；将上述第一液相和上述第二液相加入测试容器，以使上述第一液相和上述第二液相相互接触并形成相界面；将被测磁场源置于上述测试容器附近，以向上述第一液相和上述第二液相施加被测磁场；在施加上述被测磁场的过程中，上述磁性颗粒在上述被测磁场的作用下向上述相界面的方向迁移，并与上述非磁性颗粒在上述相界面处通过静电作用相互结合，以在上述相界面处形成界面组装结构，上述界面组装结构的拓扑形貌与上述被测磁场的磁感应线分布相对应；记录上述界面组装结构的拓扑形貌，并根据上述拓扑形貌与磁感应线的对应关系，确定上述被测磁场源的磁场分布。

14、在一些实施例中，上述第一液相和上述第二液相在上述测试容器中相接触并形成液体复合材料，上述磁性颗粒通过热致相变分子进行修饰；向上述测试容器施加上述被测磁场之前，将上述液体复合材料加热至第一温度，上述第一温度高于上述热致相变分子的相变温度，使上述热致相变分子在上述第一温度下呈流动性状态；在向上述测试容器施加上述被测磁场的过程中，上述液体复合材料的温度为上述第一温度；上述记录上述界面组装结构的拓扑形貌，并根据上述拓扑形貌与磁感应线的对应关系，确定上述被测磁场源的磁场分布，包括：对上述测试容器进行降温处理，以使上述液体复合材料的温度从上述第一温度下降至第二温度，上述第二温度低于上述相变温度，上述界面组装结构在上述第二温度下凝固；移除上述被测磁场源，并对凝固后的上述界面组装结构的拓扑形貌进行分析，以获得上述被测磁场源的磁场分布。

15、第三方面，本申请提供一种液体复合材料的制备方法，应用于如上的液体复合材料的制备，上述制备方法包括：将带负电的非磁性颗粒溶解于水相溶剂中，以形成水相；将可磁化核分散于中间溶剂中，并对上述可磁化核进行表面修饰，以获得带正电的磁性颗粒；将上述磁性颗粒分散于油相溶剂中，以形成油相；将上述水相与上述油相相接触，以使上述水相与上述油相之间形成相界面。

16、在一些实施例中，上述将可磁化核分散于中间溶剂中，并对上述可磁化核进行表面修饰，以获得带正电的磁性颗粒，包括：将上述可磁化核分散于上述中间溶剂中，在加热条件下对上述可磁化核进行表面修饰，将第一配体分子和第二配体分子分别与上述可磁化核结合；蒸发上述中间溶剂，以获得带正电且具有热致相变性质的上述磁性颗粒。

17、本申请提供的可磁化的液体复合材料及其制备方法、磁场分布测量方法，至少具有以下有益效果：通过构建互不相溶的第一液相和第二液相，并使带正电的磁性颗粒在外加磁场作用下向相界面迁移富集，与带负电的非磁性颗粒在相界面处通过静电自组装形成界面组装结构，界面组装结构的拓扑形貌与外加磁场的磁感应线分布精确对应，实现了磁场空间分布向可视化界面形貌的直接转换；同时，界面组装结构具有足够的机械强度，能够在撤去外加磁场后抵抗界面张力，从而维持拓扑形貌，便于基于拓扑形貌对磁场分布进行后续的分析、存档和精细评估，能改善磁场分布的可视化效果并提高磁场分布评估精度。

1.一种可磁化的液体复合材料，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的液体复合材料，其特征在于，所述界面组装结构还包含交联固化网络，所述交联固化网络与所述磁性颗粒和/或所述非磁性颗粒的表面相结合，以将所述拓扑形貌锁定。

3.根据权利要求2所述的液体复合材料，其特征在于，所述非磁性颗粒包括聚阴离子电解质。

4.根据权利要求3所述的液体复合材料，其特征在于，所述聚阴离子电解质包括透明质酸、透明质酸钠、聚丙烯酸、海藻酸钠、单宁酸中的至少一种。

5.根据权利要求2所述的液体复合材料，其特征在于，所述磁性颗粒包括可磁化核和结合于所述可磁化核表面的第一配体分子，所述第一配体分子用于使所述可磁化核的表面带正电。

6.根据权利要求5所述的液体复合材料，其特征在于，所述可磁化核包括四氧化三铁、三氧化二铁、铁氧体、钴氧化物、镍氧化物、铁镍合金、铁钴合金及铁铂合金中的至少一种。

7.根据权利要求5所述的液体复合材料，其特征在于，所述第一配体分子包括氨基硅烷类化合物和经阳离子化处理的羧酸类表面活性剂中的至少一种。

8.根据权利要求2所述的液体复合材料，其特征在于，所述磁性颗粒还包括结合于所述可磁化核表面的第二配体分子，所述第二配体分子为热致相变分子，所述热致相变分子用于在所述相界面处形成所述交联固化网络；所述热致相变分子被配置为响应于温度变化而发生相变，以改变所述界面组装结构的力学状态，从而将所述界面组装结构的拓扑形貌锁定或释放。

9.根据权利要求8所述的液体复合材料，其特征在于，所述热致相变分子包括有机胺类热致相变分子、多元醇类热致相变分子、脂肪醇类热致相变分子、羧酸类热致相变分子、烷烃类热致相变分子中的至少一种。

10.根据权利要求9所述的液体复合材料，其特征在于，所述有机胺类热致相变分子包括己二胺和三乙胺中的至少一种。

11.根据权利要求1所述的液体复合材料，其特征在于，所述第一溶剂为油相溶剂，所述第二溶剂为水相溶剂；或者，所述第一溶剂为水相溶剂，所述第二溶剂为油相溶剂。

12.一种磁场分布测量方法，其特征在于，包括：

13.根据权利要求12所述的磁场分布测量方法，其特征在于，所述第一液相和所述第二液相在所述测试容器中相接触并形成液体复合材料，所述磁性颗粒通过热致相变分子进行修饰；

14.一种液体复合材料的制备方法，其特征在于，应用于如权利要求1-11任一项所述的液体复合材料的制备，所述制备方法包括：

15.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于，所述将可磁化核分散于中间溶剂中，并对所述可磁化核进行表面修饰，以获得带正电的磁性颗粒，包括：