I materiali innovativi noti come polimeri magnetici sono polimeri funzionali con proprietà magnetiche. Questi materiali possono essere ferromagnetici, capaci di magnetizzarsi sotto l’influenza di un campo magnetico e rimanere magnetizzati anche quando il campo si annulla.
L’interesse per le proprietà magnetiche risale all’antichità, ma è stato solo nel XVI secolo che il fisico britannico William Gilbert ha studiato sistematicamente il magnetismo con approccio scientifico.
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I polimeri magnetici possono manifestarsi come paramagnetici, con una magnetizzazione orientata come il campo magnetico in cui sono immersi, oppure come ferrimagnetici, con allineamento antiparallelo dei momenti magnetici degli ioni.
Questi materiali contengono specie magnetiche come ferro, cobalto e nichel, presenti in varie forme come ossidi e leghe. Esempi di specie contenute nei polimeri magnetici sono Fe3O4, CoFe2O4, SrO· 6 H2O, e NiFe2O4.
I polimeri magnetici sono stati oggetto di grande interesse per il loro magnetismo eccezionale, la loro stabilità e la loro biocompatibilità, con applicazioni potenziali in diversi settori industriali, ambientali e biomedici.
Preparazione dei polimeri magnetici
I polimeri magnetici sono composti da una matrice polimerica con particelle magnetiche incorporate. I polimeri comunemente utilizzati includono poliuretani, resine epossidiche, polistirene, polimetilmetacrilato e polimeri conduttivi come la polianilina e il polipirrolo. La preparazione di queste particelle magnetiche può avvenire con diverse metodologie, come l’inclusione di particelle magnetiche in materiali polimerici o la sintesi separata di particelle magnetiche e microsfere polimeriche che vengono poi assemblate.
Un’altra tecnica prevede la precipitazione di nanoparticelle di ossido di ferro sulla superficie del polimero o la polimerizzazione di monomeri in presenza di nanoparticelle magnetiche.
Polimeri magnetici con ossido di ferro
Gli ossidi di ferro utilizzati nei polimeri magnetici possono essere presenti come maghemite o ematite, che sono particolarmente apprezzati per le loro proprietà magnetiche e le loro potenziali applicazioni in vari campi tecnologici. In sintesi, i polimeri magnetici rappresentano una classe di materiali avanzati con un’elevata versatilità e un’ampia gamma di possibili applicazioni, dalla medicina alla tecnologia ambientale. La continua ricerca e sviluppo in questo settore promettono nuove scoperte e innovazioni nel futuro.
Applicazioni e Proprietà dei Polimeri Magnetici a Base di Ferro
I polimeri magnetici a base di ferro sono composti da γ-Fe₂O₃, magnetite Fe₃O₄ e ematite α-Fe₂O₃. A seconda della specie utilizzata, il polimero presenta diverse applicazioni. Le proprietà magnetiche dei polimeri sono influenzate dalla dimensione delle particelle: aumentando le dimensioni, si incrementano le proprietà magnetiche intrinseche.
La magnetite è ampiamente impiegata in applicazioni mediche per la somministrazione di farmaci grazie alle sue elevate proprietà di saturazione magnetica. Al contrario, l’ematite trova impiego nel trattamento dell’ipotermia e nei sistemi di somministrazione di farmaci.
Metodo della Coprecipitazione
Il metodo della coprecipitazione è la tecnica più efficiente e diretta per ottenere polimeri magnetici a base di ferro. Ad esempio, la magnetite viene solitamente ottenuta in situ utilizzando sali di Fe²⁺ come solfato di ferro (II) FeSO₄ e/o sali di Fe³⁺ come cloruro di ferro (III) FeCl₃. La precipitazione avviene in una soluzione alcalina in condizioni non ossidanti, con un pH tra 8 e 14.
Applicazioni dei Polimeri Magnetici
I polimeri magnetici trovano applicazioni nei prodotti elettronici, nell’industria automobilistica e aerospaziale. Essi prevengono fenomeni dannosi come interferenze elettromagnetiche, corrosione e formazione di ghiaccio. Possono essere utilizzati in auto elettriche e ibride, computer, telefoni cellulari, tablet, laptop e dispositivi aerospaziali.
Grazie alla loro versatilità, i polimeri magnetici possono essere utilizzati in campo biomedico grazie alla possibilità di avere una matrice polimerica idrofoba o idrofila. Questi polimeri, oltre alle proprietà magnetiche e meccaniche, dimostrano la capacità di autoripararsi, simile a quanto avviene negli organismi biologici. Questa caratteristica li rende ideali per applicazioni a lungo termine nel corpo umano, resistendo alle variazioni di pH e agli attacchi enzimatici.
