[发明专利]一种核壳磁电复合膜材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种核壳磁电复合膜材料及其制备方法和应用,其解决了现有材料电势衰减、表面电势不可调控的技术问题，其含有铁酸钴颗粒，核壳磁电复合膜材料为核壳结构，核壳结构的核心为铁磁体CoFe₂O₄(CFO)，核壳结构的外壳为铁电体BaTiO₃(BTO)；铁酸钴颗粒在核壳磁电复合膜材料中的质量百分比含量为为5wt％～20wt％。本发明同时提供了其制备方法和应用。本发明可用于带电仿生植入膜材料的制备领域。

技术领域

本发明涉及一种复合膜材料及其制备方法和应用，具体地说，涉及一种核壳磁电复合膜材料及其制备方法和应用。

背景技术

骨组织的生长是在动态的生理磁电微环境中进行的。模拟天然骨所处的动态磁电微环境，将更有利于促进骨再生。现有的研究发现压电材料仿生电位可促进成骨。但是压电材料不能提供磁环境并且其电学性能会逐渐衰减，不能提供仿生生理动态磁电微环境。仿生材料的研究与应用已经成为骨组织工程领域与骨再生医学领域的焦点之一。

公开号为CN110372977A的中国发明专利申请公开了一种铁磁体复合聚合物纳米薄膜，以CFO作为核，外面包覆绝缘铁电BT纳米颗粒和聚多巴胺PDA有机壳层，将这种核-壳结构的CFO@BT@PDA纳米颗粒作为P(VDF-TrFE)聚合物基复合材料中的无机掺杂相，不仅能改善低电阻率磁性纳米颗粒不可避免的团聚现象，而且由于绝缘铁电颗粒较高的压电和介电常数，能够在很大程度上提高薄膜的电性能，并导致磁电效应的进一步增加。

但是上述材料并不能很好的模拟生理状态下的骨组织所处的微环境提供的磁电等生理刺激促进骨生长和重建，具体地说，主要存在以下问题：

1、液体环境中薄膜表面电势随时间延长呈现衰减趋势；

2、材料表面电势不可调控，不能被重激活；

3、作为柔性0-3型复合磁电复合膜调控体内骨再生功能尚未完全开发。

发明内容

本发明就是为了解决现有材料中存在的电势衰减、表面电势不可调控的技术问题，提供一种具有良好的电学稳定性且表面电势可控的核壳磁电复合膜材料及其制备方法。

为此，本发明提供一种核壳磁电复合膜材料，所述核壳磁电复合膜材料为核壳结构，所述核壳结构的核心为铁磁体CoFe₂O₄(CFO)，所述核壳结构的外壳为铁电体BaTiO₃(BTO)；所述铁酸钴颗粒在核壳磁电复合膜材料中的质量百分比含量为为5wt％～20wt％。

优选的，所述核壳磁电复合膜材料的厚度为50～70μm.

本发明同时提供一种核壳磁电复合膜材料的制备方法，其包括如下步骤：(1)油酸钠改性CFO纳米颗粒:将CFO纳米颗粒分散在油酸钠水溶液中，超声搅拌后分散；调节pH，水浴中搅拌，然后磁化沉淀，酒精清洗，干燥，得到油酸钠改性的CFO颗粒；(2)核-壳颗粒的制备:钛酸四丁酯在无水乙醇中溶解，搅拌；将所述步骤(1)得到的油酸钠改性的CFO纳米颗粒分散到无水乙醇中；然后将上述两种溶液混合，在超声搅拌过程中加入乙酸钡，缓慢加入乙酸，调节pH值，加入蒸馏水，水浴搅拌形成溶胶，然后水浴搅拌形成凝胶；将凝胶转移到培养皿中，烘干，干燥后磨成粉末，放入马弗炉中处理，去除有机物，再次研磨后，在马弗炉中优化结晶，得到CFO@BTO核壳纳米颗粒；(3)取所述步骤(2)中得到的CFO@BTO纳米核壳颗粒，加入氮-氮二甲基甲酰胺(DMF)溶液中，超声振荡,得到均匀分散的核壳磁性纳米颗粒分散液；(4)取聚偏氟—三氟乙烯粉末作为高分子聚合物基体，加入到步骤(3)制得的核壳磁性纳米颗粒分散液中，得到聚合物溶液，所述核壳磁性纳米颗粒在所述高分子聚合物基体中的质量百分比分别为5wt％～20wt％，搅拌，使磁性颗粒均匀的分散在聚合物基体中；(5)将所述步骤(4)制得的聚合物溶液，流延得到薄膜，烘干，得到一种核壳磁电复合膜材料。