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Magnetoviskoseigenschaft und Hyperthermieeffekt amorpher Nanopartikel-wässriger Ferrofluide

Zusammenfassung

Magnetische Fe-B-, Fe-Ni-B- und Co-B-Nanopartikel wurden erfolgreich synthetisiert und in Wasser eingebracht, um wässrige Ferrofluide herzustellen. Die Fe-B-, Fe-Ni-B- und Co-B-Partikel sind homogene amorphe Nanopartikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 15 nm. Die Form der amorphen Nanopartikel ist regelmäßig. Die amorphen Fe-B-, Fe-Ni-B- und Co-B-Nanopartikel sind superparamagnetisch. Darüber hinaus betragen die Sättigungsmagnetisierungen von amorphen Fe-B- und Fe-Ni-B-Nanopartikeln 75 emu/g und 51 emu/g. Diese sind ungefähr 2,8- bzw. 1,9-mal größer als Co-B-Nanopartikel. Die Viskosität der amorphen Ferrofluide reagiert stark auf externe Magnetfelder. Die Fließspannung steigt mit zunehmendem Magnetfeld. Zunächst wurde die Hyperthermieforschung amorpher Ferrofluide untersucht. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die Erwärmungstemperatur von Fe-B-Ferrofluid und Fe-Ni-B-Ferrofluid in 750 s bzw. 960 s auf 42 °C ansteigen könnte, wenn der Ausgangsstrom 300 A beträgt. Die Temperatur könnte 61,6 °C . erreichen für ein Fe-B-Ferrofluid. Die Heizeffizienz der amorphen Ferrofluide zeigt, dass das Fe-B-Ferrofluid und das Fe-Ni-B-Ferrofluid ein großes Potenzial für biomedizinische Anwendungen haben können.

Einführung

Ferrofluide (FFs), auch magnetische Flüssigkeiten genannt, sind kolloidale Lösungen magnetischer Nanopartikel in einem flüssigen Träger wie organischen Lösungsmitteln, Wasser [1,2,3,4,5]. Als neue Art von intelligenten Funktionsmaterialien bieten FF einzigartige physikalische, chemische und biokompatible Eigenschaften [6,7,8,9]. FFs wurden in der Biomedizin für die Magnetresonanztomographie (MRT) [10] und die gezielte Wirkstoffabgabe [11] sowie für die Phasentrennung [12], die Entfernung von Wasserschadstoffen [13] und die Sensorik [14] eingesetzt.

Die durch das angelegte Magnetfeld induzierte erhöhte Viskosität beeinflusst FF-Anwendungen. Studien zu magnetoviskosen Eigenschaften bewerten die Viskositätsschwankungen in FFs als Funktion von Zeit, Temperatur, Scherrate oder anderen Faktoren unter angelegten Magnetfeldern [4, 15, 16, 17, 18, 19, 20]. Rajnak [18] untersuchte die Viskosität eines Transformatoröl-basierten FF und stellte fest, dass die durch das elektrische Feld induzierten Viskositätsänderungen dem magnetoviskosen Effekt analog sind. Nowak [19] untersuchte die sich ändernde Viskosität von mit Schafblut verdünnten FFs. Sie fanden heraus, dass der starke magnetoviskose Effekt große Veränderungen der Mikrostruktur durch Magnetfelder vermuten lässt. Frühere Arbeiten zeigten eine signifikante Wechselwirkung von Trägermedium und Tensid unter Berücksichtigung des magnetischen Verhaltens von FFs [20]. Die Erforschung der magnetoviskosen Eigenschaften von FFs bleibt ein Schwerpunkt. Die amorphen Legierungen haben eine vielversprechende Zukunft für Brennstoffzellenelektroden [21], nanoporöse Materialien [22], Materialien zum biologischen Abbau [23] usw. aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften in Bezug auf die amorphe metastabile Atomstruktur und kostengünstige Rohstoffe [24 ]. Andere Studien zeigten, dass amorphe weichmagnetische Legierungen auf Fe-Basis aufgrund ihrer einzigartigen magnetischen Eigenschaften im Vergleich zu kristallinen Legierungen große potenzielle Anwendungen bei der Herstellung von magnetischen Funktionsflüssigkeiten haben [25]. Fe73,5 Nb3 Cu1 Si13.5 B9 [26, 27] und Fe78 Si9 B13 amorphe Legierungspartikel wurden in magnetorheologischen Flüssigkeiten aufgebracht. Es ist jedoch schwierig, amorphe Nanopartikel, die in FFs aufgebracht werden, über ein konventionelles mechanisches Mahlverfahren herzustellen. Unsere Gruppe synthetisierte und untersuchte magnetische Co-Fe-Si-B [28] amorphe Nanopartikel sowie Fe-Co-B [29] amorphe Nanopartikel, die auf FFs aufgebracht wurden. Diese Daten zeigen, dass die amorphen FFs eine gute Stabilität aufweisen. Trotzdem wurde der magnetoviskosen Eigenschaft von FFs auf der Basis amorpher Nanopartikel wenig Aufmerksamkeit geschenkt.

Die Hyperthermie-Therapie ist ein Schwerpunkt der Krebsbehandlung, und die magnetische Flüssigkeitshyperthermie (MFH, auch FF-Hyperthermie genannt) ist ein therapeutisches Verfahren. FFs werden in Gewebe mit Krebszellen injiziert und dann einem Frequenzwechselmagnetfeld ausgesetzt, was zu einem Temperaturanstieg auf 42–45 °C führt, um die Tumorzellen zu zerstören [30,31,32]. Wichtig ist, dass die Nanopartikel in den FFs nicht toxisch sein dürfen. Eisenoxid (Fe3 .) O4 ) oder Kobalt-Eisenoxid (CoFe2 .) O4 ) Nanopartikel werden wegen ihrer einfachen Verarbeitung, geringen Kosten und guten biologischen Verträglichkeit häufig ausgewählt, um FFs für die magnetische Flüssigkeitshyperthermie herzustellen [33,34,35,36,37,38]. Lahiri [38] untersuchte die durch ein magnetisches Wechselfeld induzierte Erwärmung eines wasserbasierten FF mittels Infrarotthermografie. Das FF enthält mit Tetramethylammoniumhydroxid beschichtete Eisenoxid-Nanopartikel. Die Ergebnisse zeigen eine höhere anfängliche Temperaturanstiegsgeschwindigkeit und eine niedrigere maximale Temperatur am Ende der Heizperiode. Zubarev [39] berichtete über die Wirkung magnetischer Wechselwirkungen zwischen ferromagnetischen Einzeldomänen-Partikeln auf den von diesen Partikeln unter Einwirkung eines oszillierenden Magnetfelds erzeugten Hyperthermieeffekt. Allerdings haben nur wenige Studien über Hyperthermie-Forschung zu amorphen magnetischen Nanopartikel-FFs berichtet.

In diesem Artikel wurden magnetische amorphe Fe-B-, Fe-Ni-B- und Co-B-Nanopartikel erfolgreich durch eine chemische Reduktionsmethode synthetisiert. Die Struktur, Morphologie und magnetischen Eigenschaften der amorphen Nanopartikel wurden untersucht. Die magnetoviskosen Eigenschaften und die Hyperthermiewirkung entsprechender FFs wurden ebenfalls untersucht. Angesichts der magnetischen Eigenschaften und des herausragenden Erwärmungseffekts könnten die amorphen FFs als vielversprechende Materialien in medizinischen Anwendungen auch Chancen in aufstrebenden Bereichen wie Kühlanwendungen, Energieumwandlungsgeräten, gedruckter Elektronik usw. bieten.

Materialien und Methoden

Eisensulfat (FeSO4 .) •7H2 O), Kobaltchlorid (CoCl2 .) •6H2 O), Nickelchlorid (NiCl2 .) •6H2 O), Natriumborhydrid (NaBH4 .) ), Natriumhydroxid (NaOH), Ethylalkohol, Agar und Polyethylenglycol (PEG-400) verwendet. Alle Chemikalien waren von analytischer Reagensqualität (AR) und wurden ohne weitere Reinigung verwendet. Vor jedem Experiment wurden alle Glaswaren mit verdünnter Salpetersäure gereinigt und wiederholt mit entionisiertem Wasser gewaschen.

Die amorphen Partikel wurden durch chemische Reduktion hergestellt. In einem typischen Verfahren wurde eine Lösung durch Auflösen einer bestimmten Menge an FeSO4 . erhalten •7H2 O und NiCl2 •6H2 O in 200 ml einer 50 %igen Ethanollösung unter mechanischem Rühren und Überschalldispersion. Dann 50 ml 0,8 M NaBH4 wässrige Lösung wurde tropfenweise als Reduktionsmittel mit einer Geschwindigkeit von 1,5 ml/min bei 20 °C in einen Dreihalskolben unter einer schützenden Argonumgebung gegeben. Hier wurde die NaOH-Lösung verwendet, um den pH-Wert von NaBH4 . einzustellen Lösung zu 10–12. Nach 2,5 h Rühren mit Ultraschalldispersion wurde der schwarze Niederschlag mit einem Magneten abgetrennt. Die Partikel wurden mehrere Male mit entionisiertem Wasser gewaschen. Danach wurden als erstes Tensid geeignete 0,075 g Agar und als zweites Tensid 0,05 g PEG-400 zugegeben. Diese wurden bei konstanter Temperatur in die Fe-Ni-B-Partikelsuspension gegeben. Die Mischung wurde 1 h bei konstanter Temperatur gerührt. Schließlich wurde das stabile amorphe wässrige FF Fe-Ni-B nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur erhalten.

Die amorphen Fe-B-Partikel wurden unter Verwendung eines chemischen Reduktionsverfahrens erhalten, d. h. aus der Reduktion von FeSO4 •7H2 O mit NaBH4 als Reduktionsmittel in wässriger Lösung. Amorphe Co-B-Partikel wurden durch die Reduktion von CoCl2 . erhalten •6H2 O Lösungen. Die entsprechenden wässrigen Fe-B-FF und Co-B-wässrigen FF wurden in ähnlicher Weise erhalten.

Die Struktur und der amorphe Zustand magnetischer amorpher Fe-B-, Fe-Ni-B- und Co-B-Nanopartikel wurden durch Röntgenbeugungsmessungen (XRD) unter Verwendung eines D/max-Rb mit einer Ni-gefilterten Cu Kα-Strahlung charakterisiert Quelle. Die thermischen Eigenschaften wurden mit einem Differentialscanningkalorimeter (Netzsch DSC 404 C) bei einer Aufheizrate von 20 °C/min charakterisiert. Die magnetischen Eigenschaften der amorphen Nanopartikel wurden mit einem Magnetometer mit alternierender Gradientenkraft (AGM) bei Raumtemperatur gemessen. Die Morphologien der amorphen Nanopartikel wurden mittels Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) identifiziert. Die magnetoviskosen Eigenschaften von FFs wurden mit einem Rheometer (Anton Paar MCR301) untersucht, das mit einem externen steuerbaren Magnetfeld ausgestattet war. Die Hyperthermieeffekte der amorphen FFs wurden mit einem in Abb. 8a gezeigten Gerät untersucht. Feldinduzierte Erwärmungsexperimente wurden unter Verwendung eines Radiofrequenz-Induktionserwärmungssystems (AtecD, Bamac, China) durchgeführt, das aus einem Hochfrequenzgenerator und einem mit wassergekühlten Elektrolytkupferspulen ausgestatteten Schwingkreis bestand. Die Experimente wurden mit einer festen Frequenz von 90 kHz durchgeführt und das Magnetfeld wurde durch Variation des Spulenstroms geändert. Zur Erfassung der Temperatur im Magnetheizexperiment wurde ein Infrarot-Thermometer (OSXL207, Omega, USA) mit einer Genauigkeit von 0,1 °C verwendet. Der Fehler bei unserer Temperaturmessung liegt bei 1 °C. Die experimentellen Tests wurden bei Raumtemperatur durchgeführt.

Ergebnisse und Diskussion

Abbildung 1 zeigt die Röntgenbeugungsmuster (XRD) von magnetischen Fe-B-, Fe-Ni-B- bzw. Co-B-Partikeln. Die Fe-B-, Fe-Ni-B- und Co-B-Partikel bestehen aus einem breiten Einzelpeak im 2θ-Bereich von 40°~50° und es ist kein kristalliner Peak zu sehen, der für eine amorphe Struktur charakteristisch ist (Abb. 1 ). Die Ergebnisse zeigen, dass Fe-B-, Fe-Ni-B- und Co-B-Partikel eine typische amorphe Struktur aufweisen.

XRD-Muster von Fe-B-, Fe-Ni-B- und Co-B-Partikeln

Die Differentialscanningkalorimeter-(DSC-)Kurven der Fe-B-, Fe-Ni-B- und Co-B-Partikel sind in Abb. 2 gezeigt. Die Experimente wurden mit einer Heizrate von 20 °C/min durchgeführt. Fe-B-, Fe-Ni-B- und Co-B-Partikel weisen zwei exotherme Peaks auf, die zweistufige Kristallisationsprozesse demonstrieren [40]. In Abb. 2 sind die Temperaturen zweier exothermer Peaks markiert, die bei der späteren Bearbeitung der Glühtemperatur der amorphen Partikel helfen könnten. Diese Ergebnisse stimmen gut mit den XRD-Daten überein.

DSC-Kurven von Fe-B-, Fe-Ni-B- und Co-B-Partikeln

Die magnetischen Eigenschaften der so hergestellten Fe-B-, Fe-Ni-B- und Co-B-Partikel wurden durch AGM bei Raumtemperatur charakterisiert. Die magnetischen Hysteresekurven sind in Fig. 3 gezeigt. Die Sättigungsmagnetisierungen (Ms) der Fe-B-Partikel und Fe-Ni-B-Partikel betragen 75 emu/g bzw. 51 emu/g. Darüber hinaus werden auf den Hysteresekurven keine Koerzitivfeldstärke und Remanenz beobachtet, was den Superparamagnetismus der F-B- und Fe-Ni-B-Partikel bestätigt. Die Ms der Co-B-Partikel beträgt 27 emu/g; diese Partikel zeigen auch superparamagnetisches Verhalten. Außerdem sind die Ms der Fe-B- und Fe-Ni-B-Partikel ungefähr 2,8- bzw. 1,9-mal größer als die der Co-B-Partikel. Wir können auch sehen, dass das Ms der Fe-B-Partikel höher ist als das von Fe3 O4 Partikel und CoFe2 O4 Partikel [26]. Die Struktur, Größe, Magnetisierung und Konzentration verschiedener FF-Proben können Sie Tabelle 1 entnehmen.

Hysteresekurven von Fe-B-, Fe-Ni-B- und Co-B-Partikeln

Als nächstes untersuchten wir die Morphologien der amorphen Partikel in FFs mit TEM (Abb. 4). Die FFs wurden verdünnt und dann 20 Minuten lang in Ultraschall dispergiert. Die mit einem Kupfernetz verklebten Trägerfolien wurden in verdünnte FFs getaucht. Die Proben wurden gut vorbereitet, nachdem die Probe 30 Minuten lang in einem Ofen getrocknet wurde. Die in Abb. 4 gezeigten TEM-Bilder zeigen, dass die amorphen Partikel in FFs nahezu kugelförmig sind. Der durchschnittliche mittlere Durchmesser der amorphen Partikel beträgt ~ 15 nm.

TEM-Bilder von Fe-B FF (a ), Fe-Ni-B FF (b ) und Co-B FF (c )

Die magnetoviskosen Eigenschaften der drei amorphen FFs (Fe-B FF, Fe-Ni-B FF und Co-B FF) mit 1,8 Gew.-% magnetischer Partikel wurden mit einem Rheometer mit einem externen steuerbaren Magnetfeld untersucht. Die Viskosität jeder Probe wurde zweimal bei einer konstant eingestellten Temperatur von 25 °C gemessen. Jedes Mal, wenn die Probe einen Zyklus durchlief, in dem die Scherrate von 100 auf 1000 1/s hochgefahren und dann von 1000 auf 100 1/s heruntergefahren wurde. Der Mittelwert wurde durch Berechnung der Viskosität bei der gleichen Schergeschwindigkeit erhalten. Die Viskositäts-Scherraten-Kurven von amorphen FFs unter verschiedenen externen Magnetfeldern auf einer logarithmischen Skala sind in Abb. 5 dargestellt. Alle amorphen FFs (Fe-B-FF in Abb. 5a, Fe-Ni-B-FF in Abb. 5b, und Co-B FF in Fig. 5c) zeigen ein Scherglanzverhalten unter verschiedenen Magnetfeldern. Die Viskosität nimmt mit steigender Schergeschwindigkeit ab. Das Fe-B FF hat eine größere Viskosität als Fe-Ni-B FF und Co-B FF. Dies liegt an dem Ms der amorphen Fe-B-Nanopartikel, Fe-Ni-B-Nanopartikel und Co-B-Nanopartikel.

Die Viskosität als Funktion der Scherrate für Fe-B FF (a ), Fe-Ni-B FF (b ) und Co-B FF(c )

Auch bei der Viskosität amorpher FF spielt das Magnetfeld eine wichtige Rolle. Die Viskosität ist in Abb. 6 als Funktion des Magnetfelds dargestellt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Viskosität aller amorphen FFs mit zunehmendem externem Magnetfeld zunimmt. Dies stimmt gut mit den Ergebnissen in Abb. 5 überein. Die magnetischen amorphen Nanopartikel in FFs änderten ihre Orientierung, wenn ein Magnetfeld angelegt wurde. Es ist in Richtung des Magnetfelds ausgerichtet. Die Wechselwirkung und Anordnung der Nanopartikel in den FFs wurde mit zunehmender Magnetfeldstärke stärker, was zu einem erhöhten Strömungswiderstand führte. Darüber hinaus zeigen frühere Berichte [15, 41,42,43,44,45,46], dass sich mit zunehmendem Magnetfeld ketten- oder tropfenartige Strukturen und Aggregationen in FFs bilden können, was zu einem bemerkenswerten Anstieg der Viskosität führt . Das beobachtete Scherentzähungsverhalten in Abb. 5 könnte durch das Brechen dieser Ketten oder Tropfen aufgrund von Scherung erklärt werden. Die Nanopartikel beginnen ihre Orientierung in Scherrichtung anzuordnen, wenn die aufgebrachte Scherrate zunimmt. Außerdem zerstört die zunehmende Schergeschwindigkeit Ketten oder tropfenförmige Aggregate; folglich nimmt die FF-Viskosität ab.

Die Viskosität als Funktion des Magnetfelds für Fe-B FF (a ), Fe-Ni-B FF (b ) und Co-B FF(c )

Die Fließgrenze von FF kann durch lineare Extrapolation ermittelt werden, und der Schnittpunkt jeder Anpassungskurve wird als Fließgrenze der FF unter dem entsprechenden Magnetfeld angesehen [27]. Daher werden die Fließspannungen der drei amorphen FFs unter verschiedenen Magnetfeldern in Abb. 7 erhalten. Es zeigt, dass die Fließspannungen von FFs mit zunehmender Magnetstärke insbesondere für den amorphen Fe-B-FF ansteigen. Denn unter dem angelegten Magnetfeld bilden sich ketten- oder tropfenförmige Strukturen sowie Aggregate. Die Kraft zwischen amorphen Nanopartikeln wird stärker, während die magnetische Stärke erhöht wird. Frühere Arbeiten [47] zeigten, dass die Fließspannung amorpher FFs auf die Magnetisierung der magnetischen amorphen Nanopartikel zurückzuführen ist.

Die Fließgrenze als Funktion des Magnetfelds für Fe-B FF, Fe-Ni-B FF und Co-B FF

Der FF-Hyperthermie wird aufgrund ihrer Sicherheit und der geringen körperlichen oder psychischen Belastung der Patienten große Bedeutung beigemessen [26, 48, 49, 50]. Eine solche Hyperthermie wird durch Erwärmungseffekte in einem Wechselstrom-(AC)-Magnetfeld induziert. Wir untersuchten die Hyperthermie-Effekte von FFs mit Fe-basierten amorphen Nanopartikeln, d. h. Fe-B FF und Fe-Ni-B FF. Eine schematische Karte der experimentellen Vorrichtung ist in Fig. 8a gezeigt. Ein IR-Thermometer mit einer Genauigkeit von 0,1 °C zeichnete die Temperatur im Magnetheizexperiment auf. Der Fehler bei unserer Temperaturmessung beträgt 1 °C. Die Tests wurden bei Raumtemperatur durchgeführt. Die magnetischen Erwärmungsexperimente wurden durchgeführt, indem variable Ausgangsströme im Bereich von 150 bis 300 A geändert wurden. Dann wurden 50 ml Fe-B-FF und Fe-Ni-B-FF mit 5 Gew.-% untersucht. Die experimentellen Bedingungen sind wie zuvor beschrieben [26]. Die Arbeitsfrequenz des Induktionsheizers in unserem Experiment betrug 90 kHz. Die Arbeitsfrequenz beträgt 50–100 kHz, was für biomedizinische Anwendungen sicher ist [51].

Die schematische Karte des Versuchsaufbaus für das magnetische Erwärmungsexperiment (a ), die Aufheizkurven des amorphen Fe-B FF (b ) und die Aufheizkurven des amorphen Fe-Ni-B FF(c )

Die Ergebnisse der magnetischen Erwärmung sind in Abb. 8b, c gezeigt. Die Temperaturen sowohl von Fe-B FF in Fig. 8b als auch von Fe-Ni-B FF in Fig. 8c stiegen mit der Zeit deutlich an. Die Temperatur stieg mit steigenden elektrischen Ausgangsströmen. Die Temperaturen der FFs unter verschiedenen Ausgangsströmen wurden bei 2000 s aufgezeichnet (in Tabelle 2). Wenn der elektrische Ausgangsstrom auf 150 A geregelt wurde, konnte die Temperatur für Fe-B-FF auf 32,5°C und für Fe-Ni-B-FF auf 32,6 °C ansteigen. Bei einem Ausgangsstrom von 300 A betrug die stabile Endtemperatur 61,6 °C bzw. 51,2 °C für Fe-B FF und Fe-Ni-B FF. Die Heizeffizienz des Hyperthermieeffekts von Fe-B FF ist etwa 20,3% höher als die von Fe-Ni-B FF (Tabelle 2). Die Ergebnisse der Hyperthermie zeigen, dass die Temperatur von Fe-B FF und Fe-Ni-B FF in 750 s bzw. 960 s auf 42 °C ansteigen konnte, wenn der elektrische Strom auf 300 A geregelt wurde. Aus den feldunterstützten Heizkurven konnten die spezifischen Absorptionsraten (SARs) berechnet werden [52, 53]. Die spezifische Wärmekapazität und Dichte von Wasser in unserem Papier wurden als 4,18 J g −1 . angenommen K −1 bzw. 1 g/cm³. Die SAR-Werte betrugen 21,91 W/g für Fe-B FF bzw. 19,48 W/g für Fe-Ni-B FF. Die SAR-Werte betrugen 76,15 W/g und 69,97 W/g für Fe-B FF bzw. Fe-Ni-B FF bei einem Ausgangsstrom von 300 A. Die Erwärmungsexperimente zeigen, dass die Intensität der magnetischen Wechselfelder, die durch elektrische Ströme beeinflussen die Hyperthermie der amorphen FFs. Die Heizung konnte durch Einstellen des Ausgangsstroms effektiv gesteuert werden.

Die Erwärmungseffekte wässriger FFs werden hauptsächlich der Neel-Relaxation (magnetischer Dipol rotiert innerhalb des Partikels) und dem Brownschen Relaxationsmechanismus (Partikelrotation gegen den hydrodynamischen Widerstand der Trägerflüssigkeit) zugeschrieben [54,55,56]. Basierend auf der Domänentheorie betragen die kritischen Durchmesser einer einzelnen Domäne 19,6 nm, 19,2 nm bzw. 42,4 nm für Fe-, Co- und Ni-Nanopartikel [57]. Hier nehmen wir an, dass die amorphen Fe-B-Nanopartikel und die amorphen Fe-Ni-B-Nanopartikel Einzeldomänenstrukturen aufweisen sollten. Die magnetischen Spins richten sich aufgrund der thermischen Energie ohne äußere Felder zufällig aus. Wenn ein Wechselstromfeld angelegt wird, ändert die einzelne Domäne ihre Magnetisierungsorientierung als Reaktion auf die Wechselstromfelder, und die magnetische Energie wird gleichzeitig in Wärmeenergie umgewandelt. Wir schlussfolgern, dass das amorphe Fe-B-FF und das amorphe Fe-Ni-B-FF signifikante Erwärmungseffekte haben, was darauf hindeutet, dass Fe-B-amorphes FF und Fe-Ni-B-amorphes FF eine vielversprechende Zukunft für die Hyperthermiebehandlung haben.

Schlussfolgerungen

Magnetische amorphe Fe-B-, Fe-Ni-B- und Co-B-Nanopartikel sowie die entsprechenden amorphen FFs wurden erfolgreich synthetisiert. Die Nanopartikel sind homogen mit amorphen Strukturen. Die Form der amorphen Partikel ist regelmäßig. Die amorphen Fe-B-, Fe-Ni-B- und Co-B-Nanopartikel zeigen superparamagnetisch. Die Ms von amorphen Fe-B- und Fe-Ni-B-Nanopartikeln betragen 75 emu/g und 51 emu/g. Dies ist ungefähr 2,8- bzw. 1,9-mal größer als bei Co-B-Nanopartikeln. Die amorphen FFs haben eine starke Reaktion auf ein externes Magnetfeld. Die Fließspannung steigt mit zunehmendem Magnetfeld. Die Ergebnisse der Hyperthermie zeigen, dass die Temperatur von Fe-B-FFs und Fe-Ni-B-FFs in 750 s bzw. 960 s auf 42 °C ansteigen könnte, wenn der elektrische Wechselausgangsstrom auf 300 A geregelt wird. Die endgültige stabile Temperatur betrug 62 °C für Fe-B-FFs. Die Heizeffizienz von amorphen FFs zeigt, dass Fe-basierte amorphe FFs ein großes Potenzial für biomedizinische Anwendungen haben. Tatsächlich bleiben Studien zu den magnetoviskosen Eigenschaften amorpher FFs und dem Mechanismus des Hyperthermieeffekts für amorphe FFs unklar und werden zukünftige Arbeiten anregen.

Abkürzungen

Hauptversammlung:

Wechselndes Gradientenkraft-Magnetometer

DSC:

Differenzkalorimeter

FFs:

Ferrofluide

MFH:

Magnetische Flüssigkeitshyperthermie

Frau:

Sättigungsmagnetisierung

SAR:

Spezifische Absorptionsrate

TEM:

Transmissionselektronenmikroskopie

XRD:

Röntgenbeugung


Nanomaterialien

  1. Magnetfelder und Induktivität
  2. Kompasssensor – Funktion und Anwendung
  3. Hall-Effekt-Strommessung:Open-Loop- und Closed-Loop-Konfigurationen
  4. Digitale (EIN/AUS) Hall-Effekt-Geräte:Schalter und Verriegelungen
  5. Hall-Effekt-Magnetdesign:Frontal- und Slide-by-Konfigurationen
  6. Herstellung und magnetische Eigenschaften von kobaltdotierten FeMn2O4-Spinell-Nanopartikeln
  7. Auswirkung der Verteilung von Goldnanopartikeln in TiO2 auf die optischen und elektrischen Eigenschaften von farbstoffsensibilisierten Solarzellen
  8. Die Wirkung von Kontakt-Nichtgleichgewichtsplasma auf die strukturellen und magnetischen Eigenschaften von Mn Х Fe3 − X О4 Spinellen
  9. Magnetische Poly(N-isopropylacrylamid)-Nanokomposite:Einfluss des Herstellungsverfahrens auf die antibakteriellen Eigenschaften
  10. Auswirkung der Synthesemethode von La1 − xSr x MnO3 Manganit-Nanopartikeln auf ihre Eigenschaften