磁性纳米纤维制备研究.doc

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1、磁性纳米纤维制备研究进展近年来随着纳米技术的发展，纳米材料由于其独特的物理和化学性质得到人们的广泛关注。尤其是磁性纳米纤维和纳米线状材料具有高的长径比、大的比表面积等一系列优点而备受研究者的青睐。目前制备纳米纤维的方法有许多种，如:AAO模板法、水热法、相分离法等,虽然这些方法已经能够制备出形貌和磁性良好的磁性纳米纤维,但是它们存在操纵复杂、成本高、难以工业化生产的缺点。静电纺丝技术是近年来制备纳米纤维的一种新方法。它需要的设备和工艺简单,能适用于多种聚合物和复合物溶液，制备的纤维直径可在微米和纳米之间调节。静电纺丝技术已经在多个方面有应用。本文就这些制备方法进行简单介绍

2、。关键词：磁性纳米纤维静电纺丝磁性纳米材料是一种具有独特物理化学性质的纳米材料,因为它可以作为优良高密度磁记录材料、永磁材料、软磁材料、电磁波吸收材料、生物和医学功能材料,所以磁性纳米材料的研究已经引起了研究者的高度关注。随着电子电信、计算机和材料等行业的进一步发展,人们正对一维形貌的磁性纳米材料的制备工艺和性能进行深入的研究,以满足电子、光学、磁记录材料、吸波材料、磁流体、催化剂、超导体等领域日新月异的发展需求,复合化、合金化以及结构可控正成为磁性纳米材料的发展方向。其中以磁性纳米纤维(管或线)的研究最为突出,它独特的电磁性能为发展新一代的电磁功能材料开辟了新途径。因为

3、磁性纳米纤维材料不但具有普通纳米粒子的表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、库仑堵塞与量子隧穿效应和介电限域效应,而且具有独特的形状各向异性和磁晶各向异性效应,可以突破各向同性粉体材料对电磁性能的限制[1]。纳米线和纳米纤维材料不仅继承了块体形式材料的性质,如:压电、化学感应和光电检测;而且具有和高各向异性和尺寸限制有关联的独特性质。纳米线和纳米纤维的新性质可能来自和其他形式的材料相比更复杂的电子性质和晶体结构,这主要归因于氧化态的多样性、对称性、晶体场稳定性、密度、化学计量、表面性质等。1.纳米纤维和纳米线的制备方法纳米线和纳米纤维因其高的比表面积和独特的形状各向异

4、性,在磁学、光学、电学性质等方面表现出不同于纳米颗粒、薄膜和块体材料的优异性,使得纳米线和纳米纤维在基础研究和高技术应用方面引起研究者的高度关注。随着人们对纳米材料的深入研究,制备纳米材料的方法和工艺流程更加丰富。目前,用来合成纳米线和纳米纤维的制备方法可粗略地划分为物理方法和化学方法两种,物理方法主要包括高能球磨法、蒸发-冷凝法、溅射法、固体相变法等,但存在制备过程中容易造成样品污染、形貌和成分难以控制的缺点。相比之下,化学方法具有操作简单、快速、高效、成本低、易于控制等优势,因此,化学方法被广泛地应用于纳米线和纳米纤维的制备。选择适当的制备纳米线和纳米纤维的方法至关重

5、要,一些常用的方法主要包括:模板法[2,3]、磁场辅助法、相分离法、水热法[4,5]、静电纺丝法等。1.1模板法模板材料是模板合成法的基础，模板的质量直接影响了制备的纳米线的质量，而衡量模板质量好坏的一个重要因素就是模板的有序度。模板法的一般制备步骤是先选择一定条件的模板,再利用液相沉积、电化学沉积或气相沉积向模板中填充各种金属、非金属或半导体的材料,最后把模板去除,得到一维纳米线材料。多孔阳极氧化铝膜（porousanodicaluminumoxideMembrane），又称AAO膜孔径均一，高度有序，制备工艺简单，生产成本低廉，因此，以AAO膜为模板，结合电化学沉积法

6、，是近年来制备金属及合金纳米线最为常用的方法。按驱动金属离子方式的不同，AAO模板法电沉积纳米线可分为交流电沉积、直流电沉积和脉冲电沉积3类。这3种方法的原理是相同的，都是以模板作阴极，利用金属离子在阴极的还原过程将其沉积到模板的纳米孔中，利用模板的限域作用制备一定长度和直径的纳米线。通过研究，模板孔径、电流密度、沉积电压、pH值、温度等因素对纳米线阵列样品的磁学性能影响较大。纳米线的晶体结构随沉积电压的不同会发生改变[6]；pH值较高，则易生成金属氢氧化物沉淀，pH较低，则氢的析出量增加，不利于沉积，因此pH大部分需控制在3．8～5．6之间。温度过低，电化学反应的活化能

7、增加，温度过高，析氢反应剧烈，均不利于沉积的进行，故温度一般控制在25～30℃之间[7]。纳米线的组成和长径比等对材料的磁性能影响较大：随着直径的减小，磁滞回线的矩形度和矫顽力将增加；当直径一定，长径比增大时，平行和垂直于纳米线方向的矫顽力也将增加，当超过某一极限时达到饱和[8]。1.2磁场辅助法磁场辅助法是指在样品制备和加工过程中,通过施加外磁场来实现对样品形貌、物相的控制以及性能的改善[9]的一种方法。普通电磁场作用于样品加工的动力学过程是电磁搅拌或电磁制动等,而磁场辅助法明显不用于上面的过程,它是将强磁场的大强度磁化能量