[发明专利]一种各向异性磁性高分子复合薄膜材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种各向异性磁性高分子复合薄膜材料及其制备方法，属于磁性高分子复合材料技术领域。所述复合薄膜材料包括FeCo磁性纳米颗粒和聚合物基体。制备步骤:1)将纳米FeCo立方体磁性纳米粒子加入高分子聚合物中，均匀搅拌后得到混合物；2)将所得的混合物旋涂至玻璃片或者硅片上形成薄膜，并将制得的薄膜置于磁场中进行磁性颗粒的“自组装”，然后经过一定温度下的固化，制得各向异性磁性高分子复合薄膜。本发明的工艺简单、薄膜厚度容易控制、内含各向异性自组装“纳米绳”的方向性好、生产效率高、力学性能好，在柔性磁学器件等高新技术领域将具有潜在的应用。

技术领域

本发明涉及纳米材料复合膜制备技术领域，具体涉及一种各向异性磁性高分子复合薄膜材料及其制备方法。

背景技术

常规的磁性纳米材料包括纯金属纳米材料、金属合金纳米材料和金属氧化物纳米材料，而所有这些都是“硬材料”不适用于柔性电子领域。与无机材料相比，聚合物材料具有一些独特的性质，包括柔韧性、可加工性、透明等。因此将聚合物和磁性纳米材料混合在一起可以得到既具有聚合物材料优点又具有纳米材料性质的混合物，从而扩展了材料的应用范围。磁性聚合物复合材料已成为新兴领域的研究热点之一，吸引了很多研究者的兴趣。同时，磁性纳米颗粒复合物薄膜也发现了很多新颖的应用，如磁存储、传感器和电磁屏蔽等领域。

利用外加磁场可使得纳米颗粒在磁场中发生定向排布，可以得到各向异性磁性高分子薄膜，从而使得复合薄膜不同方向对磁场的响应不同。目前，对于报道的磁场下自组装的纳米线结构，存在定向性差的缺点，这严重影响了薄膜的磁各向异性性能，限制了其应用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种各向异性磁性高分子复合薄膜材料及其制备方法，所制备的复合薄膜材料具有较好的柔韧性、较强的磁各向异性、薄膜厚度容易控制以及定向性好等优点，可广泛应用于柔性电子领域。且本发明制备方法简单易行，结果重复性好易于控制。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种各向异性磁性高分子复合薄膜材料的制备方法，该方法包括如下步骤：

(1)将研磨过的FeCo磁性纳米颗粒加入到高分子材料中，超声条件下混合均匀，得到混合物料；混合物料中FeCo磁性纳米颗粒的含量为0.05～10wt％；

(2)将步骤(1)所得混合物料置于干燥箱中，在真空和室温条件下放置，排尽其中的气泡；

(3)将排尽气泡的混合物料预涂在洁净的玻璃片或硅片上，然后利用旋涂设备旋涂成膜，并将制得的薄膜置于磁场中，以使其中的FeCo磁性纳米颗粒进行自组装；

(4)经步骤(3)处理后的薄膜放置在恒温的烘箱中固化，即得到所述各向异性磁性高分子复合薄膜材料。

上述步骤(1)中，所述高分子材料为聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或环氧树脂，优选为聚二甲基硅氧烷(PDMS)。

上述步骤(2)中，所述真空条件是指真空度为40-200Pa，所得混合物料在干燥箱中放置的时间为20分钟以上。

上述步骤(3)中，所述旋涂设备采用的转速为500rpm-8000rpm；所施加的外加磁场强度为30mT-200mT，外加磁场时间为10min-2h。

上述步骤(3)中，所述玻璃片或硅片的洁净方法为：依次用丙酮、酒精和去离子水分别超声清洗3次，每次超声时间为10min。

上述步骤(4)中，所述固化过程中，固化温度为80-120℃，保温时间为30min-2h。

利用上述方法制备了各向异性磁性高分子复合薄膜材料，是由FeCo磁性纳米颗粒分布于聚合物基体中形成，其中：所述FeCo磁性纳米颗粒沿着磁场方向排布成链状，形成类似“纳米绳”的结构,该链状结构的长度可达500μm，宽度可达1μm。