فروسیال ها: ويژگي، نحوه ساخت و كاربرد آن ها در صنایع پلیمری
الموضوعات : سامانه های پلیمری تحریک پذیرزهرا طالب پور 1 , زینب زمانی 2
1 - دانشگاه الزهرا(س)
2 - الزهرا
الکلمات المفتاحية: فروسیال, قالب های پلیمری قابل تنظیم, میکروربات ها, سیستم های سامانه‌های ریزسیال,
ملخص المقالة :
مواد هوشمند، موادی هستند که رفتار خود را در پاسخ به محرک های خاص به صورت سیستماتیک تغییر می دهند. فروسیال ها دسته ای از مواد هوشمند هستند، که رفتار آن ها در حضور میدان مغناطیسی تغییر می کند. این مواد سوسپانسیون های کلوییدی از نانوذرات فرومغناطیس در سیال حامل قطبی یا غیرقطبی هستند که از سه جزء اصلی نانوذرات مغناطیسی، عوامل پایدارکننده و مایع حامل تشکیل شده اند. به منظور دستیابی به یک فروسیال با پایداری بالا، سازگاری بین اجزای آن همواره امری ضروری است. با توجه به کاربرد فروسیال، می توان از انواع مختلفی از هر یک از این اجزاء استفاده کرد. این مواد، به دلیل دارا بودن خواص منحصر به فرد مانند ویژگی های سوپرپارامغناطیس، رفتار مشابه مایع، خواص نوری و حرارتی قابل تنظیم و سازگاری با سایر مواد، توجه تعداد زیادی از محققان را به خود جلب کرده اند. در حال حاضر از فروسیال ها در ساخت قالب های پلیمری به طور گسترده استفاده می شود و در زمینه های مختلف مهندسی مانند درزگیرهای مغناطیسی، بلندگوها، سخت افزار کامپیوتر و هوا فضا، در حوزه ی پزشکی در تحویل دارو برای گرما درمانی و تصویربرداری با تشدید مغناطیسی و در فرآیندفرایندهای جداسازی در سیستم های سامانه های ریزسیال کاردبردهایی را به خود اختصاص می دهند. در این مقاله به بررسی فروسیال ها، روش سنتز و برخی از کاربردهای آن ها پرداخته می شود.
1.Zhang X., Sun L., Yu Y., Zhao Y., Flexible Ferrofluids: Design and Applications, Advanced Materials, 31, 1–35, 2019.
2. Torres-Díaz I., Rinaldi C., Recent Progress in Ferrofluids Research: Novel Applications of Magnetically Controllable and Tunable Fluids, Soft Matter, 10, 8584–8602, 2014.
3. Romero Calvo Á., H. J. Hermans T., Cano Gómez G., Parrilla Benítez L., Ángel Herrada Gutiérrez M., Castro-Hernández E., Ferrofluid Dynamics in Microgravity Conditions, 2nd Symposium on Space Educational Activities, 42, 11-13, 2018.
4. V. I. Timonen J., Latikka M., Leibler L., H. A. Ras R., Ikkala O., Switchable Static and Dynamic self-assembly of Magnetic Droplets on Superhydrophobic Surfaces, Science, 341, 253–257, 2013.
5. Holm C., Weis J., The Structure of Ferrofluids: A status Report, Current Opinion in Colloid & Interface Science., 10, 133–140, 2005.
6. Gharehbaghi M., Davoudabadi Farahani M., Shemirani F., Dispersive Magnetic Solid Phase Extraction Based on an Ionic Liquid Ferrofluid, Analytical Methods, 6, 9258–9266, 2014.
7. Nayebi R., Shemirani F., Ferrofluids-based Microextraction Systems to Process Organic and Inorganic Targets: The State-of-the-art Advances and Applications, Trends in Analytical Chemistry, 138. 116-232, 2021.
8. Joseph A., Mathew S., Ferrofluids: Synthetic Strategies, Stabilization, Physicochemical Features, Characterization, and Applications, Chempluschem, 79, 1382–1420, 2014.
9. Khairul M. A., Doroodchi E., Azizian R., Moghtaderi B., Advanced Applications of Tunable Ferrofluids in Energy Systems and Energy Harvesters: A Critical Review, Energy Conversion and Management, 149, 660–674, 2017.
10. Khoramian S., Saeidifar M., Zamanian A., Saboury A.A., Synthesis and Characterization of Biocompatible Ferrofluid Based on Magnetite Nanoparticles and Its Effect on Immunoglobulin G as an Immune Protein, Journal of Molecular Liquids journal, 273, 326–338, 2019.
11. Karimzadeh I., Aghazadeh M., Dalvand A., Doroudi T., Kolivand H., Ganjali M., Norouzi P., Effective Electrosynthesis and in Situ Surface Coating of Fe3O4 Nanoparticles with Polyvinyl Alcohol for Biomedical Applications, Materials Research Innovations, 23, 1–8, 2019.
12. Yang C., Liu Z., Yu M., Bian X., Liquid Metal Ga-Sn Alloy Based Ferrofluids with Amorphous nano-sized Fe-Co-B Magnetic Particles, Journal of Materials Science, 55, 13303–13313, 2020.
13. Priyananda P., Sabouri H., Jain N., S. Hawkett B., Steric Stabilization of γ-Fe2O3 Superparamagnetic Nanoparticles in a Hydrophobic Ionic Liquid and the Magnetorheological Behavior of the Ferrofluid, Langmuir, 34, 3068–3075, 2018.
14. Kunz W., Häckl K., The hype with ionic liquids as solvents, Chemical Physics Letters journal, 661, 6–12, 2016.
15. Shamsipur M., Zohrabi P., Hashemi M., Application of a Supramolecular Solvent as the Carrier for Ferrofluid Based Liquid-phase Microextraction for Spectrofluorimetric Determination of Levofloxacin in Biological Samples, Analytical Methods, 7, 9609–9614, 2015.
16. Musarurwa H., Tawanda Tavengwa N., Supramolecular Solvent-based Micro-extraction of Pesticides in Food and Environmental Samples, Talanta, 223, 9609-9614, 2021.
17. Zohrabi P., Shamsipur M., Hashemi M., Hashemi B., Liquid-phase Microextraction of Organophosphorus Pesticides Using Supramolecular Solvent as a Carrier for Ferrofluid, Talanta, 340–346, 2016.
18. Cai T., Qiu H., Application of Deep Eutectic Solvents in Chromatography: A Review, Trends in Analytical Chemistry, 120, 115623, 2019.
19. Shishov A., Pochivalov A., Nugbienyo L., Andruch V., Bulatov A., Deep Eutectic Solvents are not Only Effective Extractants, Trends in Analytical Chemistry, 129, 115956, 2020.
20. Papell S. S., Low Viscosity Magnetic Fluid Obtained by the Colloidal Suspension of Magnetic Particles, Https://patents.google.com/patent/US3215572A/en, 1965.
21. Yu Y., Shang L., Gao W., Zhao Z., Wang H., Zhao Y., Microfluidic Lithography of Bioinspired Helical Micromotors., Angewandte Chemie, 56, 12127–12131, 2017.
22. Banerjee U., K. Sen A., Shape Evolution and Splitting of Ferrofluid Droplets on a Hydrophobic Surface in the Presence of a Magnetic Field, Soft Matter, 14, 2915–2922, 2018.
23. Kadau H., Schmitt M., Wenzel M., Wink C., Maier T., Ferrier-Barbut I., Pfau T., Observing the Rosensweig Instability of a Quantum Ferrofluid., Nature, 530, 194–197, 2016.
24. Shang L., Yu Y., Gao W., Wang Y., Qu L., Zhao Z., Chai R., Zhao Y., Bio-Inspired Anisotropic Wettability Surfaces from Dynamic Ferrofluid Assembled Templates, Advanced Functional Materials, 28, 1–8, 2018.
25. Peng Lee C., Hsin Chen Y., Feng Lai M., Ferrofluid-molding Method for Polymeric Microlens Arrays Fabrication, Microfluidics and Nanofluidics, 16, 179–186, 2014.
26. Ye Z., Sun Y., Zhang H., Song B., Dong B., A Phototactic Micromotor Based on Platinum Nanoparticle Decorated Carbon Nitride, Nanoscale, 9, 18516–18522, 2017.
27. Lu H., Zhang M., Yang Y., Huang Q., Fukuda T., Wang Z., Shen Y., A Bioinspired Multilegged Soft Millirobot that Functions in Both Dry and wet Conditions, Nature Communications, 9, 39-44, 2018.
28. Wang H., Zhao Z., Liu Y., Shao C., Bian F., Zhao Y., Biomimetic Enzyme Cascade Reaction System in Microfluidic Electrospray Microcapsules, Science Advances, 4, 1-7, 2018.
29. Zhang Y., Nguyen N., Magnetic Digital Microfluidics - A Review, Lab on a Chip, 17, 994–1008, 2017.
30. Yang R., Hou H., Wang Y., Fu L., Micro-magnetofluidics in Microfluidic Systems: A Review, Sensors and Actuators, B: Chemical, 224, 1–15, 2016.
31. Zhu T., Cheng R., R. Sheppard G., Locklin J., Mao L., Magnetic-Field-Assisted Fabrication and Manipulation of Nonspherical Polymer Particles in Ferrofluid-Based Droplet Microfluidics, Langmuir, 31, 8531–8534, 2015.
32. Wang Y., Wu R., B. Varma V., Wang Z., Seah Y.P., Wang Z., Wang R.V., Flowing label-free Bacteria Trapped by Small Magnetic Fields, Sensors and Actuators, B: Chemical, 260, 657–665, 2018.
33. Navi M., Abbasi N., Jeyhani M., Gnyawali V., S. H. Tsai S., Microfluidic diamagnetic water-in-water droplets: a biocompatible cell encapsulation and manipulation platform, Lab on a Chip, 18, 3361–3370, 2018.
34. Q. Alorabi A., D. Tarn M., Gómez-Pastora J., Bringas E., Ortiz I., N. Paunov V., Pamme N., On-chip Polyelectrolyte Coating onto Magnetic Droplets – towards Continuous Flow Assembly of Drug Delivery Capsules, Lab on a Chip, 17, 3785–3795, 2017.
35. Shi Z., Zhang Y., Kee Lee H., Ferrofluid-based Liquid-phase Microextraction., Journal of Chromatography. A, 1217, 7311–7315, 2010.
36. Corps Ricardo A., Abujaber F., Guzmán Bernardo F., C. Rodríguez Martín-Doimeadios R., Ríos Á., Magnetic Solid Phase Extraction as a Valuable Tool for Elemental Speciation Analysis, Trends in Environmental Analytical Chemistry, 27, e00097, 2020.
37. Kabeer M., Hakami Y., Asif M., Alrefaei T., Sajid M., Modern Solutions in Magnetic Analytical Extractions of Metals: A Review, Trends in Analytical Chemistry, 130, 115987, 2020.
38. Fasih Ramandi N., Shemirani F., Selective Ionic Liquid Ferrofluid Based Dispersive-solid Phase Extraction for Simultaneous Preconcentration/separation of Lead and Cadmium in Milk and Biological Samples, Talanta,131, 404–411, 2015.
39. Yang D., Li X., Meng D., Yang Y., Carbon Quantum Dots-modified Ferrofluid for Dispersive Solid-Phase Extraction of Phenolic Compounds in Water and Milk Samples, Journal of Molecular Liquids, 261, 155–161, 2018.
40. Yih Hui B., Zain N., Mohamad S., Varanusupakul P., Osman H., Raoov M., Poly (cyclodextrin-ionic Liquid) Based ferrofluid: A New Class of Magnetic Colloid for Dispersive Liquid Phase Microextraction of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons from Food samples Prior to GC-FID Analysis, Food Chemistry., 314, 126214, 2020.