계층적 기공 형성에 의한 밀도 감소 (electrospray)

electrospray 과정에서 시트르산으로 캡핑된 Fe₃O₄ 1차 나노입자가 증발하는 액적 내부에서 조밀화 되며 공기로 채워진 입자간 기공을 남기고, 이로써 자성 상(phase)을 희석하지 않으면서 2차 입자의 벌크 밀도를 낮춘다 (참조: Choi et al., ACS Appl. Nano Mater. (2020), pp. 10933–10938).

원리

• 비행 중 용매 증발이 1차 NP들을 끌어당기고, 그 사이의 공극은 공기로 채워진 채(질량 무시 가능) 남으므로 밀도가 4.29 → 3.32 g/cm³(He 비중계)로 떨어진다 — 23% 감소 — 반면 포화 자화는 거의 변하지 않는다 (73 → 70 emu/g, VSM).
• 고분자/바인더를 첨가하지 않으므로 자성 상이 보존되고, 따라서 자기장 유도 항복응력이 고분자 복합 경로로는 도달할 수 없는 수준으로 유지된다 (MR-yield-stress-HS-Fe₃O₄).
• 캐리어 오일과의 밀도 불일치가 줄어 침강 안정성이 향상된다 (Turbiscan: HS-Fe₃O₄는 24시간에 걸쳐 최종 투과율 45%, 캡핑 Fe₃O₄는 82%), 거친 2차 입자 표면(침강에 대한 마찰 저항)이 이를 돕는다 (Fig. 9b, p. 10938).

근거

He 비중계(밀도), VSM(Ms), Turbiscan(안정성); TEM 이미징이 부분적으로 닫힌 기공의 추론을 뒷받침한다.

관계

HS-Fe₃O₄-MRparticle를 생성하고, 그것을 통해 MR-yield-stress-HS-Fe₃O₄를 생성한다. 계보 외 (off-lineage) 자성 나노입자 클러스터의 한 가공 경로다 (K. T. Nam 기여자).