嵌入聚合物微米颗粒中的磁性纳米颗粒
技术领域
本公开涉及杂化纳米颗粒，且更具体地说，涉及嵌入非磁性微米颗粒中的杂化纳米颗粒，其能够用于使多种材料在方向上定向且向多种材料赋予有序结构。
背景技术
注射成型的塑料零件能够由填充树脂制成，其中填料能够具有高纵横比(长度/直径)，例如短或长玻璃纤维、短或长碳纤维、碳纳米管等；或低纵横比，例如TiO2、ZnO球形颗粒、彩色颜料等。高纵横比填料的定向主要取决于模具设计和模腔中的流场。因此，由填充树脂制成的零件展现出各向异性的机械特性，例如由于填料的定向而随装载方向变化的机械特性，从而使零件在一个定向上变强而在另一个定向上变弱。相比之下，填充树脂的压缩成型导致填料无规定向，因此对零件的各向异性和最终机械特性的控制弱化。由填充树脂制成的塑料零件的一些其它问题包括填料的分散性和分布性差，这也会导致材料特性呈各向异性。
发明内容
复合材料，例如连续碳纤维复合材料，具有高度结构化纤维定向，这有助于控制各向异性并且能够用于建立坚固、坚硬和坚韧的零件。但是，高度结构化的复合材料难以制造。因此，需要用户友好的方法来制造填充式塑料零件和复合材料。
本公开通过一种方式解决了这种需求，这种方式是控制两种或更多种组分的掺混料中的一种或多种组分的定向，从而获得了可定制复合材料的机械和物理特性的新颖方式。本公开尤其提供了一种简单方式，其利用响应于磁场的聚合物颗粒和纳米颗粒将有机与无机材料合并成复合材料。利用磁场能够使所得微米颗粒在方向上定向，从而经由例如压缩成型来建构复合材料。
在多个方面，提供了一种磁性颗粒，其具有嵌入至少一个聚合物材料微米颗粒中的多个无机或有机纳米颗粒。
在多个方面，提供了一种制备颗粒的方法，所述颗粒具有嵌入至少一个聚合物材料微米颗粒中的多个无机或有机纳米颗粒。纳米颗粒可以是磁性无机纳米颗粒或磁性有机纳米颗粒。所述方法包括：使包括至少一种表面活性剂的水性组合物与溶解于有机溶剂中的至少一种聚合物材料的溶液接触；使水性组合物和溶液乳化以形成包括至少一种聚合物材料和纳米颗粒的有机微滴分散液。在所述方法中，使纳米颗粒分散于水性组合物中或分散于有机溶剂中。
在多个方面，提供了一种能够响应于磁场的颗粒，其具有约0.01％至约25％w/w(重量/重量％)的嵌入聚醚酰亚胺微米颗粒中的氧化铁纳米颗粒，其中每个氧化铁纳米颗粒具有约10纳米(nm)至约5000nm的平均尺寸。
出乎意料地，当少量磁响应性纳米颗粒部分或完全地嵌入聚合物微米颗粒中时，所得复合材料能够通过磁场导向或定向。此类颗粒能够附着或粘结到其它材料，例如陶瓷，并且在磁场中进一步定向，从而作为其结构单元的定向和形态被磁场控制的结果，建构具有定制的机械和物理特性的结构。
附图说明
附图大体示出了本公开的多个方面，这些方面是为了举例，而非为了限制。
图1是根据多个方面的嵌入聚合物微米颗粒中的氧化铁纳米颗粒的卡通图像。
图2是根据多个方面用于形成微米颗粒的乳化方法的示意图。
图3是根据多个方面涂有磁性聚合物颗粒的非磁性结构单元材料的卡通图像。
图4是根据多个方面的聚合物微米颗粒中包含氧化铁纳米颗粒的颗粒卡通图，所述聚合物微米颗粒粘结到非磁性结构单元材料，从而利用磁场使所述非磁性结构单元材料定向。
图5是嵌入
图6A是根据多个方面的嵌入
图6B是根据多个方面选用于EDX元素图谱和元素分析的区域。
图7A显示了根据多个方面的嵌入聚合物微米颗粒中的Fe3O4纳米颗粒的样品中的Fe的EDX元素图谱。
图7B是图6A和图6B中所示的颗粒的EDX结果的图谱。
具体实施方式
现在将详细参考所公开主题的某些方面，其实例部分地示于附图中。尽管所公开的主题将结合所列举的权利要求描述，但是应当理解，所例示的主题不希望将权利要求限制于所公开的主题。
在多个方面，提供了一种颗粒，所述颗粒具有嵌入至少一个微米颗粒中的多个无机或有机纳米颗粒。多个无机或有机纳米颗粒可以是多个磁性无机纳米颗粒或多个磁性有机纳米颗粒，或其组合。微米颗粒可以是聚合物材料或聚合物材料的混合物。因此，颗粒是在单个微米颗粒中包括多个磁性纳米颗粒的杂化材料。如根据纳米颗粒的最大维度所测量，纳米颗粒能够具有如下范围的平均尺寸：约10nm至约5000nm、约20nm至约4000nm、约30nm至约3000nm、约40nm至约2000nm、约50nm至约1000nm、约60nm至约500nm、约70nm至约400nm、约80nm至约300nm、约90nm至约200nm，或这些值之间的任何范围或子范围。纳米颗粒能够具有约10nm、30nm、50nm、70nm、90nm、110nm、130nm、150nm、170nm、190nm、210nm、230nm、250nm、270nm、290nm、310nm、330nm、350nm、370nm、390nm、410nm、430nm、450nm、470nm、490nm、510nm、530nm、550nm、570nm、590nm、610nm、630nm、650nm、670nm、690nm、710nm、730nm、750nm、770nm、790nm、810nm、830nm、850nm、870nm、890nm、910nm、930nm、950nm、970nm、990nm或1000nm的平均尺寸。
在多个方面中，纳米颗粒能够具有约1010nm、1030nm、1050nm、1070nm、1090nm、1110nm、1130nm、1150nm、1170nm、1190nm、1210nm、1230nm、1250nm、1270nm、1290nm、1310nm、1330nm、1350nm、1370nm、1390nm、1410nm、1430nm、1450nm、1470nm、1490nm、1510nm、1530nm、1550nm、1570nm、1590nm、1610nm、1630nm、1650nm、1670nm、1690nm、1710nm、1730nm、1750nm、1770nm、1790nm、1810nm、1830nm、1850nm、1870nm、1890nm、1910nm、1930nm、1950nm、1970nm、1990nm、2010nm、2030nm、2050nm、2070nm、2090nm、2110nm、2130nm、2150nm、2170nm、2190nm、2210nm、2230nm、2250nm、2270nm、2290nm、2310nm、2330nm、2350nm、2370nm、2390nm、2410nm、2430nm、2450nm、2470nm、2490nm、2510nm、2530nm、2550nm、2570nm、2590nm、2610nm、2630nm、2650nm、2670nm、2690nm、2710nm、2730nm、2750nm、2770nm、2790nm、2810nm、2830nm、2850nm、2870nm、2890nm、2910nm、2930nm、2950nm、2970nm、2990nm、3010nm、3030nm、3050nm、3070nm、3090nm、3110nm、3130nm、3150nm、3170nm、3190nm、3210nm、3230nm、3250nm、3270nm、3290nm、3310nm、3330nm、3350nm、3370nm、3390nm、3410nm、3430nm、3450nm、3470nm、3490nm、3510nm、3530nm、3550nm、3570nm、3590nm、3610nm、3630nm、3650nm、3670nm、3690nm、3710nm、3730nm、3750nm、3770nm、3790nm、3810nm、3830nm、3850nm、3870nm、3890nm、3910nm、3930nm、3950nm、3970nm、3990nm、4010nm、4030nm、4050nm、4070nm、4090nm、4110nm、4130nm、4150nm、4170nm、4190nm、4210nm、4230nm、4250nm、4270nm、4290nm、4310nm、4330nm、4350nm、4370nm、4390nm、4410nm、4430nm、4450nm、4470nm、4490nm、4510nm、4530nm、4550nm、4570nm、4590nm、4610nm、4630nm、4650nm、4670nm、4690nm、4710nm、4730nm、4750nm、4770nm、4790nm、4810nm、4830nm、4850nm、4870nm、4890nm、4910nm、4930nm、4950nm、4970nm、4990nm的平均尺寸，或这些值之间的任何范围或子范围。图1显示了嵌在聚合物微米颗粒表面上(顶图)、完全嵌入聚合物微米颗粒内部(中图)以及部分地嵌在微米颗粒表面上和嵌入微米颗粒内部(底图)的纳米颗粒的卡通图。
在多个方面，如根据微米颗粒最大维度所测量的微米颗粒的平均尺寸是约0.25微米(μm)至约75μm、约0.5μm至约65μm、约1μm至约55μm、约2μm至约45μm、约3μm至约35μm、约4μm至约25μm、约5μm至约15μm，或这些值之间的任何范围或子范围。在各个方面，微粒的平均尺寸为约0.5μm大约1μm，大约2μm，大约3μm，大约4μm，大约5μm，大约6μm，大约7μm，大约8μm，大约9μm，大约10μm，大约11μm，大约12μm，约13μm，约14μm，约15μm，约16μm，约17μm，约18μm，约19μm，约20μm，约21μm，约22μm，约23μm，约24μm，约25μm，约26μm，约27μm，约28μm，约29μm，约30μm，约31μm，约32μm，约33μm，约34μm，约35μm，约36μm，约37μm，大约38μm，大约39μm，大约40μm，大约41μm，大约42μm，大约43μm，大约44μm，大约45μm，大约46μm，大约47μm，大约48μm，大约49μm，大约50μm，约51μm，约52μm，约53μm，约54μm，约55μm，约56μm，约57μm，约58μm，约59μm，约60μm，约61μm，约62μm，大约63μm，大约64μm，大约65μm，大约66μm，大约67μm，大约68μm，大约69μm，大约70μm，大约71μm，大约72μm，大约73μm，大约74μm，大约75μm，或任何范围或子范围之间这些值。
纳米颗粒和微米颗粒的尺寸能够通过例如扫描电子显微镜、原子力显微镜、动态光散射或激光衍射等方法来测定。纳米颗粒或微米颗粒可以是单分散的。纳米颗粒能够具有约1μm、约2μm、约3μm、约4μm、约5μm、约6μm、约7μm、约8μm、约9μm、约10μm的d90值，或这些值之间的任何范围或子范围。在多个方面，纳米颗粒能够具有约5μm的d90值。微米颗粒能够具有约70μm、约71μm、约72μm、约73μm、约74μm、约75μm、约76μm、约77μm、约78μm、约79μm、约80μm的d90值，或这些值之间的任何范围或子范围。在多个方面，微米颗粒能够具有75μm的d90值。
在多个方面，纳米颗粒可以是包含磁性材料(例如金属氧化物)的纳米颗粒。适合的金属氧化物包括(但不限于)Al2O3、NiO、Fe2O3、Fe3O4、ZrO2、MoO3、CeO2、Y2O3、TiO2、MgO、ZnO、ZrO2、SnO或其组合。纳米颗粒可以是基本上单一的金属氧化物或金属氧化物的混合物。
在多个方面，纳米颗粒响应于磁场。纳米颗粒能够响应于磁场，响应程度允许含有被嵌入的纳米颗粒的材料也在磁场中移动，从而使其中嵌有纳米颗粒的整个颗粒也移动。适于促使嵌入微米颗粒中的纳米颗粒移动的磁场可以具有约0.01T至约3T的场强。当纳米颗粒嵌入本文所述的微米颗粒时，组合的颗粒(纳米颗粒嵌入微米颗粒中)能够在磁场移动时移动或流动。在多个方面，以微米颗粒的重量计，微米颗粒中的纳米颗粒的量可以是约0.01％至约25％w/w、约0.025％至约20％w/w、约0.075％至约15％w/w、约1％至约10％w/w、约2％至约8％w/w、约3％至约7％w/w、约4％至约6％w/w，或这些值之间的任何范围或子范围。在多个方面，以微米颗粒的重量计，微米颗粒中的纳米颗粒的量可以是0.01％w/w、约0.025％w/w、约0.05％w/w、约0.1％w/w、约0.25％w/w、约0.5％w/w、约0.75％w/w、约1％w/w、约1.5％w/w、约2％w/w、约2.5％w/w、约3％w/w、约3.5％w/w、约4％w/w、约4.5％w/w、约5％w/w、约6％w/w、约7％w/w、约8％w/w、约9％w/w、约10％w/w、约11％w/w、约12％w/w、约13％w/w、约14％w/w、约15％w/w、约16％w/w、约17％w/w、约18％w/w、约19％w/w、约20％w/w、约21％w/w、约22％w/w、约23％w/w、约24％w/w、约25％w/w，或这些值之间的任何范围或子范围。
在多个方面，微米颗粒能够包括热塑性树脂。微米颗粒能够含有单一的热塑性树脂或热塑性树脂的混合物。适合的热塑性树脂包括但不限于聚醚酰亚胺、聚碳酸酯、聚醚醚酮、聚醚砜、上述任何一种的单聚物和共聚物，或其组合。在多个方面，微米颗粒是固化的热塑性树脂。
在多个方面，纳米颗粒均匀地遍布于微米颗粒中。当纳米颗粒均匀地遍布于微米颗粒中时，它们以基本上均匀的分布存在于微米颗粒内部，以均匀的分布存在于微米颗粒的表面上，或以均匀的分布存在于微米颗粒的表面和内部。在某些情况下，纳米颗粒还能够不均匀地遍布于微米颗粒中。例如，在一些情况下，微米颗粒中能够存在纳米颗粒的梯度分布，使得微米颗粒中的纳米颗粒的浓度在微米颗粒的一个区域中比在另一不同区域中更大。在一些情况下，纳米颗粒能够主要集中在微米颗粒的一个区域中，而微米颗粒的其它区域则包含很少或不包含纳米颗粒。纳米颗粒也能够被包封和嵌入微米颗粒中，使得微米颗粒的表面和内部都存在微米颗粒(根据本文所述的均匀或非均匀分布中的任一种)。
在多个方面，纳米颗粒基本上嵌入微米颗粒中。在多个方面，纳米颗粒至少部分地布置在微米颗粒的表面上。当纳米颗粒部分地布置在微米颗粒的表面上时，纳米颗粒的一部分也可以位于微米颗粒的内部。
当纳米颗粒被嵌在微米颗粒的表面上时，它们可以被布置在微米颗粒的表面区域的任何适合部分上。举例来说，在多个方面，纳米颗粒能够布置于微米颗粒的约0.1％至约50％、约1％至约40％、约2％至约30％、约3％至约20％、约4％至约15％、约5％至约10％的表面区域上，或这些值之间的任何范围或子范围。在多个方面，纳米颗粒能够布置于微米颗粒的约0.1％、约1％、约2％、约3％、约4％、约5％、约6％、约7％、约8％、约9％、约10％的表面区域上，或这些值之间的任何范围或子范围。
在多个方面，提供了一种制备颗粒的方法，所述颗粒具有嵌入至少一个微米颗粒中的多个无机或有机纳米颗粒。多个无机或有机纳米颗粒可以是多个磁性无机纳米颗粒或多个磁性有机纳米颗粒，或其组合。所述方法包括：使包括至少一种表面活性剂的水性组合物与溶解于有机溶剂中的形成微米颗粒的至少一种聚合物材料(例如本文所述的一种或多种热塑性树脂溶解于有机溶剂中)的溶液接触，以及使所述水性组合物和所述溶液乳化以形成包括至少一种聚合物材料和纳米颗粒的有机微滴分散液。纳米颗粒能够分散于水性组合物中或分散于有机溶剂中。图2描绘了根据本文所述的本发明方法合成颗粒的示意图。
在多个方面，水性组合物包括去离子水和至少一种表面活性剂。在多个方面，表面活性剂包括离子或非离子表面活性剂。适合的表面活性剂包括L-a-磷脂酰胆碱(PC)、1,2-二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)、油酸、脱水山梨醇三油酸酯、脱水山梨醇单油酸酯、脱水山梨醇单月桂酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇单月桂酸酯、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、月桂基硫酸铵、月桂基醚硫酸钠(SLES)、肉豆蔻醇聚醚硫酸钠、磺基琥珀酸二辛酯钠、全氟辛烷磺酸盐(PFOS)、全氟丁烷磺酸盐和线性烷基苯磺酸盐(LABS)、聚氧乙烯脱水山梨糖醇单油酸酯、天然卵磷脂、油烯基聚氧乙烯醚、硬脂基聚氧乙烯醚、月桂基聚氧乙烯醚、氧化乙烯和氧化丙烯的嵌段共聚物、合成卵磷脂、二乙二醇二油酸酯、油酸四氢呋喃甲酯、油酸乙酯、肉豆蔻酸异丙酯、单油酸甘油酯、单硬脂酸甘油酯、单蓖麻油酸甘油酯、鲸蜡醇、硬脂醇、聚乙二醇400、鲸蜡基氯化吡啶鎓、苯扎氯铵、橄榄油、甘油基单月桂酸酯、玉米油、棉籽油和葵花籽油，以及其组合和衍生物。
非离子表面活性剂可以是具有约1至约25mol氧化乙烯的C8-22脂族醇乙氧基化物，其氧化乙烯同系物分布窄(“窄范围乙氧基化物”)或氧化乙烯同系物分布宽(“宽范围乙氧基化物”)。非离子表面活性剂可以是具有约2至约18mol氧化乙烯的C10-20脂族醇乙氧基化物。这种类型的市售的适合非离子表面活性剂的实例包括得自陶氏化学公司(DowChemical Company)的分子量分布窄的TergitolTM15-S-9(C11-15线性仲醇与9摩尔环氧乙烷的缩合产物)、TergitolTM24-L-NMW(C12-14线性伯醇与6摩尔环氧乙烷的缩合产物)。其它适合的非离子表面活性剂包括Clariant有限公司的GenapolTM品牌。能够使用的其它非离子表面活性剂包括聚乙烯、聚丙烯，和C6-12烷基苯酚的聚氧化丁烯缩合物，例如每摩尔C6-12烷基苯酚具有4至25摩尔氧化乙烯的化合物。在多个方面，非离子表面活性剂包括每摩尔C6-12烷基苯酚5至18摩尔氧化乙烯。这种类型的市售表面活性剂包括陶氏化学公司的
有机溶剂可以是能够溶解热塑性树脂或热塑性树脂混合物(例如本文所述的聚醚酰亚胺树脂)的任何溶剂。有机溶剂也可以是溶剂的混合物。适合的有机溶剂包括亚甲基氯、三氯甲烷和二氯甲烷。在某些情况下，有机溶剂应与水基本不混溶，并且沸点小于约100℃。
聚合物微米颗粒可以经由乳化、随后执行溶剂除去工艺来制得。乳化之后执行有机溶剂去除工艺，会在水中产生聚合物颗粒，这也称为浆料。能够将浆料进一步过滤或喷雾干燥以获得湿的或干的聚合物材料。为了从浆料中去除较大的颗粒(例如，直径大于75μm的颗粒)，能够利用沉降，随后倾析。
在乳化工艺中，可以将溶解在有机溶剂中的聚合物与含有表面活性剂的去离子水混合，随后进行乳化，从而形成乳液。从以上形成的乳液中去除溶剂使得聚合物微米颗粒含有所嵌入的磁性纳米颗粒。
在多个方面，将纳米颗粒分散于水性组合物中之后，与有机溶剂混合。将分散于水性组合物中的纳米颗粒与含有所溶聚合物材料的有机溶剂合并，产生含有聚合物材料微滴的乳液，所述微滴的表面上布置有纳米颗粒，如图2所示。在多个方面，将纳米颗粒分散于有机溶剂中之后，与水性组合物混合。将分散于含有所溶聚合物材料的有机溶剂中的纳米颗粒与水性组合物合并，产生含有包封纳米颗粒的聚合物材料微滴的乳液，如图2所示。将本文所述的水性部分与有机部分合并之后，能够使用高剪切混合器形成稳定乳液。
在多个方面，方法进一步包括去除有机溶剂以形成聚合物颗粒的水性分散液，所述聚合物颗粒包括嵌入聚合物微米颗粒中的纳米颗粒。有机溶剂能够如下去除：例如将含有聚合物材料微滴和所缔合纳米颗粒的乳液加热，以移除有机溶剂，所述有机溶剂的沸点低于水。加热还能够在低于大气压的减压下进行。去除有机溶剂之后，水相含有聚合物材料微米颗粒的浆料，其中纳米颗粒嵌入微米颗粒中，布置于微米颗粒表面上，或布置于微米颗粒表面上且嵌入微米颗粒内部。使用例如2微米过滤器能够过滤颗粒，以分离出颗粒且去除水。经过滤的颗粒能任选地用去离子水洗涤。颗粒能够在100摄氏度(℃)至约200℃下、在真空下干燥以去除水。
在多个方面，含有嵌入聚合物微米颗粒中的纳米颗粒的组合物还能够包括流动剂。以颗粒状流动剂的重量计，流动剂能够以0％、0.01％至5％、0.05％至1％或0.1％至0.25％的量存在。在多个方面，含有嵌入聚合物微米颗粒中的纳米颗粒的组合物含有0.1重量％至0.25重量％的流动剂。这种流动剂是中值粒径为10微米或更小的颗粒状无机材料，并且能够包括水合二氧化硅、无定形氧化铝、玻璃态二氧化硅、玻璃态磷酸盐、玻璃态硼酸盐、玻璃态氧化物、二氧化钛、滑石、云母、烟雾状二氧化硅、高岭土、绿坡缕石、硅酸钙、氧化铝和硅酸镁，以及其组合。在一个方面，流动剂是烟雾状二氧化硅。在多个方面，能够在形成乳液之前，或在形成乳液之后的任何时间，将填料添加到颗粒中。在多个方面，填料能够包括单壁碳纳米管或多壁碳纳米管。在多个方面，提供了一种响应于磁场的颗粒，所述颗粒包括约0.01％至约25％w/w的嵌入聚醚酰亚胺微米颗粒中的氧化铁纳米颗粒。微米颗粒具有约1μm至约75μm的平均尺寸。
在多个方面，制备复合材料的方法包括将多个含有磁性纳米颗粒的微米颗粒与非磁性材料合并。非磁性材料可以是无机结构单元材料。适合的无机结构单元材料的实例包括石头、水泥、陶瓷、矿物质和玻璃，以及其组合。结构单元材料可以呈含有规则或不规则形状的颗粒的粉末形式，并且粉末中的结构单元材料的颗粒能够具有任何适合的尺寸，例如约0.01微米至约1000微米，如根据结构单元材料的颗粒的最大维度所测量。多个含有磁性纳米颗粒的微米颗粒能够以任何适合的量(相对于结构单元材料的量)存在，例如微米颗粒能够以约0.01％w/w至约20％w/w(相对于结构单元材料的量)存在。
在多个方面，多个含有磁性纳米颗粒的微米颗粒能够与非磁性材料发生化学键结或机械结合。在多个方面，复合材料在磁场中是可定向的。无机结构单元材料具有的纵横比使得其一个维度大于另一维度。举例来说，非磁性结构单元能够包括长度大于宽度的薄片状结构单元，如图3中所示。当键结或附接到非磁性结构单元材料时，本文所述的磁性颗粒于是能够用于使非磁性结构单元材料在磁场中定向。磁铁的磁场线对磁性颗粒施加了吸引性磁力，并且由于这些磁性颗粒附接到结构单元材料，因此其也引起了结构单元材料的配向，如图4中所示。一旦所需数量的结构单元材料以这种方式定向，则能够利用压缩成型将结构单元材料压缩成所期望的形状。由于结构单元材料的磁性配向，因此这种形状将具有呈各向异性的内部结构。
在通篇本文中，以范围格式表示的值应以灵活的方式解译为不仅包括作为范围限度所明确列举的数值，而且包括那个范围内所涵盖的所有个别数值或子范围，如同每个数值和子范围被明确列举一样。举例来说，范围“约0.1％到约5％”或“约0.1％到5％”应解释为不仅包括约0.1％到约5％，而且包括所指示范围内的个别值(例如1％、2％、3％和4％)和子范围(例如0.1％到0.5％、1.1％到2.2％、3.3％到4.4％)。除非另外指定，否则表述“约X至Y”具有与“约X至约Y”相同的含义。同样，除非另外指定，否则表述“约X、Y或约Z”具有与“约X、约Y或约Z”相同的含义。
在本文中，除非上下文另外明确规定，否则术语“一个(a)”“一种(an)”或“所述(the)”用于包括一个或超过一个。除非另外指定，否则术语“或(or)”用于指非排他性的“或”。表述“A与B中的至少一个”或“A或B中的至少一个”与“A、B，或A与B”具有相同含义。另外，应理解，本文所采用的并且没有另外定义的用语或术语仅出于描述的目的，而非限制的目的。任何章节标题的使用旨在帮助阅读本文并且不应解释为限制性；与章节标题相关的信息可以存在于那个特定章节的内部或外部。逗号能够用作小数点标记左侧或右侧的定界符或数字组分隔符；例如“0.000,1”相当于“0.0001”。
在本文所述的方法中，除了当明确叙述时间或操作顺序时之外，可以任何次序来执行动作而不偏离本公开的原理。另外，能够同时执行指定的动作，除非明确的权利要求语言叙述所述动作分开执行。举例来说，所要求保护的执行X的动作和所要求保护的执行Y的动作能够以在单个操作内同时进行，并且所得方法将落入所要求保护的方法的字面范围内。
如本文所用，术语“约”可以容许值或范围存在一定程度的可变性，例如在所述值或范围的所述限值的10％以内、5％以内或1％以内，并且包括精确的所述值或范围。
如本文所用，术语“基本上”是指大部分或主要的，如至少约50％、60％、70％、80％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％、99.99％或至少约99.999％或更大，或100％。如本文所用，术语“基本上不含”能够意指不具有或具有微不足道的量，以致所存在的材料的量不影响包括所述材料的组合物的材料特性，因此组成是约0wt％到约5wt％材料，或约0wt％到约1wt％，或约5wt％或更少，或小于、等于或大于约4.5wt％、4wt％、3.5wt％、3wt％、2.5wt％、2wt％、1.5wt％、1wt％、0.9wt％、0.8wt％、0.7wt％、0.6wt％、0.5wt％、0.4wt％、0.3wt％、0.2wt％、0.1wt％、0.01wt％或约0.001wt％或更少。术语“基本上不含”能够意指具有微不足道的量，使得组成是约0wt％到约5wt％材料，或约0wt％到约1wt％，或约5wt％或更少，或小于、等于或大于约4.5wt％、4wt％、3.5wt％、3wt％、2.5wt％、2wt％、1.5wt％、1wt％、0.9wt％、0.8wt％、0.7wt％、0.6wt％、0.5wt％、0.4wt％、0.3wt％、0.2wt％、0.1wt％、0.01wt％或约0.001wt％或更少，或约0wt％。
如本文所用，术语“溶剂”是指能够溶解固体、液体或气体的液体。溶剂的非限制性实例是硅酮、有机化合物、水、醇、离子液体和超临界流体。
如本文所用，术语“表面”是指物体的边界或侧面，其中所述边界或侧面能够具有任何周边形状并且能够具有任何三维形状，包括平坦的、弯曲的或有角度的，其中所述边界或侧面能够是连续的或不连续的。
如本文所使用，术语“聚合物”是指具有至少一个重复单元的分子并且能够包括共聚物、寡聚物和大分子单体。
如本文所用，术语“嵌入”是指部分地或基本上处于另一种物质内部的物质。举例来说，纳米颗粒能够嵌入微米颗粒中并且仍有一部分纳米颗粒表面位于微米颗粒内部的外侧。纳米颗粒还能够嵌入微米颗粒内部的内侧，使得纳米颗粒没有一部分位于微米颗粒内部的外侧。
术语“完全嵌入”是指一种物质完全位于另一种物质内侧。举例来说，完全嵌入微米颗粒中的纳米颗粒使得整个纳米颗粒结构占据微米颗粒的内部。
如本文所用，术语“有机”是指含有至少一个碳-氢键并且包括聚合物、共聚物和单体作为非限制性实例的物质。
如本文所用，术语“无机”是指缺乏碳-氢键并且包括金属、金属氧化物、二氧化硅、金、银和量子点的物质。
如本文所用，术语“响应于磁场”是指被吸引到由磁场源(例如永久磁铁或电磁铁)产生的磁场并且在磁场移动时能够移动或流动的物质。
实例
通过参考以下实例能够更好地理解本公开的多个方面，所述实例是为了说明而提供。本发明的各方面不限于本文中指定的实例。
纳米颗粒与聚合物微滴水性分散液的制备
将47.5克UltemTM1010树脂溶解在200克亚甲基氯中。向此聚合物溶液中添加2.5克Fe3O4磁性纳米颗粒并且超声波处理十分钟。超声波处理后，添加含有0.18克十二烷基苯磺酸钠(SDBS)表面活性剂(基于去离子水重量为9000ppm的SDBS)的20克去离子水(以下称“DI”)，并且将所得水性组合物添加到聚合物溶液中。所得两个相使用低设置的振动台乳化10分钟，随后形成稳定乳液。
有机溶剂的去除
将以上制备的乳液逐滴转移到含有200克去离子水和0.4克SDBS的玻璃容器中，在约80℃下维持且使用电磁搅拌器搅拌。使用冷水循环式冷凝器将亚甲基氯冷凝。一旦去除了基本上所有的二氯甲烷，就将含水浆料通过75微米的筛子过滤以去除尺寸大于75微米的任何颗粒。然后用2微米滤纸过滤水浆以去除水，用去离子水洗涤三次，并且在约160℃下、在真空下干燥过夜。
图5和图6A显示了通过本文所述方法制备的颗粒的扫描电子显微照片。在图5中，微米颗粒具有217℃的Tg、45291克/摩尔(g/mol)的Mw、20000g/mol的数目分子量Mn、9.9μm的Dv50，以及7.0μm的Dn50。图6B显示了选用于对本文所述方法制备的颗粒进行EDX(能量分散性X射线)元素图谱和元素分析的区域。
图7A是嵌入聚合物微米颗粒中的Fe3O4纳米颗粒的样品中的Fe的EDX元素图谱，而图7B是图6A和6B中所示的颗粒的EDX结果的图谱。
已使用的术语和表述是为了描述且非限制而使用，且在使用此类术语及表述时，不希望排除所示和所述特征的任何等效物或其一部分，而且应认识到，能够在本公开的方面的范围内进行各种润饰。因此，应理解，虽然本公开已通过特定方面和任选存在的特点被具体地公开，但所属领域的技术人员可以对本文中所公开的概念进行润饰和变更，且此类润饰和变更被视为属于本公开的方面的范围内。
方面
提供以下示例性方面，其编号不应解释为指定重要性级别：
方面1提供了一种颗粒，所述颗粒包含、组成为或基本上组成为嵌入至少一个微米颗粒中的多个磁性无机或有机纳米颗粒，所述微米颗粒包含至少一种聚合物材料。
方面2提供了方面1的颗粒，其中所述纳米颗粒包含金属氧化物纳米颗粒。
方面3提供了1至2中任一方面的颗粒，其中所述金属氧化物是Al2O3、NiO、Fe2O3、Fe3O4、ZrO2、MoO3、CeO2、Y2O3、TiO2、MgO、ZnO、ZrO2、SnO，或其组合。
方面4提供了方面1至3中任一方面的颗粒，其中所述纳米颗粒响应于磁场。
方面5提供了方面1至4中任一方面的颗粒，其中所述纳米颗粒占所述微米颗粒的约0.01％至约25％w/w。
方面6提供了方面1至5中任一方面的颗粒，其中所述纳米颗粒包含的颗粒具有约10nm至约5000nm的平均尺寸。
方面7提供了方面1至6中任一方面的颗粒，其中所述微米颗粒包含热塑性树脂。
方面8提供了方面1至7中任一方面的颗粒，其中所述热塑性树脂包含聚醚酰亚胺、聚碳酸酯、聚醚醚酮、聚醚砜，或其组合。
方面9提供了方面1至8中任一方面的颗粒，其中所述颗粒的平均尺寸是约0.25μm至约75μm。
方面10提供了方面1至9中任一方面的颗粒，其中所述纳米颗粒均匀遍布于所述微米颗粒中。
方面11提供了方面1至10中任一方面的颗粒，其中所述纳米颗粒基本上嵌入所述微米颗粒中。
方面12提供了方面1至11中任一方面的颗粒，其中所述纳米颗粒至少部分地布置于所述微米颗粒的表面上。
方面13提供了方面1至12中任一方面的颗粒，其中所述纳米颗粒覆盖所述微米颗粒的表面积的约0.1％至约50％。
方面14提供了一种制备方面1至13的颗粒的方法，所述方法包含、组成为或基本上组成为：使包含至少一种表面活性剂的水性组合物与溶解于有机溶剂中的至少一种聚合物材料的溶液接触；以及使所述水性组合物和所述溶液乳化，以形成包含至少一种聚合物材料和纳米颗粒的有机微滴分散液；其中所述纳米颗粒分散于所述水性组合物中或分散于所述有机溶剂中。
方面15提供了方面14中的任一方面的方法，其中所述水性组合物包含去离子水。
方面16提供了方面14至15中任一方面的方法，其中所述至少一种表面活性剂包含离子性或非离子性表面活性剂。
方面17提供了方面14至16中任一方面的方法，其中所述纳米颗粒分散于所述水性组合物中。
方面18提供了方面14至17中任一方面的方法，其中所述纳米颗粒分散于所述有机溶剂中。
方面19提供了方面14至18中任一方面的方法，其进一步包含：去除所述有机溶剂，以形成包含至少一个种聚合物材料和纳米颗粒的聚合物颗粒的水性分散液。
方面20提供了一种颗粒，所述颗粒包含：约0.01％至约25％w/w的响应于磁场的氧化铁纳米颗粒，所述纳米颗粒嵌入聚醚酰亚胺微米颗粒中，其中所述纳米颗粒具有约10nm至约5000nm的平均尺寸。
方面21提供了一种制备复合材料的方法，所述方法包含：将方面1至13的至少一个颗粒与非磁性材料合并。
方面22提供了方面21中任一方面的方法，其中所述非磁性材料是无机结构单元材料。
方面23提供了方面21至22中任一方面的方法，其中所述至少一个颗粒是以化学方式键结到所述非磁性材料。
方面24提供了方面21至23中任一方面的方法，其中所述至少一个颗粒是以机械方式结合到所述非磁性材料。
方面25提供了方面21到24中任一方面的方法，其中所述复合材料在磁场中是可定向的。
