[发明专利]一种网状钐钴多层磁性纳米线的制备方法

说明书

一种网状钐钴多层磁性纳米线的制备方法，本发明通过高能重离子束制备含3D网状结构通道的聚碳酸酯薄膜（PC）模板，利用脉冲电沉积技术，制备得到网(SmCo)_1‑xCu_x/Cu纳米线，所获得纳米线成相互连接的网状结构，能够直接作为磁性纳米器件使用，其次通过引入非磁性纳米层Cu，增强钐钴的去磁耦合相互作用，提高钐钴纳米线的综合磁性能。

技术领域

本发明涉及钐钴磁体的制备方法，尤其涉及网状钐钴多层磁性纳米线的制备方法，属于永磁材料技术领域。

背景技术

一维纳米磁性材料作为其它低维纳米材料的研究基础，它与纳米电子器件及微型传感器息息相关，并且在研制微观领域纳米电子器件等方面有着广泛的应用前景，它可用作纳米器件、扫描隧道显微镜的针尖、光导纤维、敏感材料、超大规模集成电路的连线、微型钻头以及复合材料增强剂等。钐钴永磁材料作为第一代和第二代永磁体，因为其磁各向异性显著、居里温度高等优势仍有着重要的价值。钐钴纳米线作为一维材料，纳米材料具有小尺寸效应，表面效应，量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等，是纳米组装技术的关键材料。

目前钐钴低维材料的制备方法，主要有气相沉积、溅射、旋涂以及电沉积等，磁控溅射等有着成本高、工艺要求高等缺点，研究者试图找到一种成本低、操作简单的工艺。电沉积是一种优秀的材料制备手段，有着设备简单、成本低、生产效率高等优点，研究者们进行了电沉积制备稀土永磁材料的尝试。其中河北工业大学利用电沉积和AAO氧化铝模板制备钐钴纳米线，通过调配Sm:Co离子的比例，发现当Sm:Co离子的比例为6：1时，所获得的磁性能最佳，但该方法制备得到得到的纳米线不能站立，不能直接作为器件使用，这在一定程度上限制了其作为纳米器件方面的应用，同时，由于纳米尺寸效应，所获得的SmCo纳米线的矫顽力都较低。

发明内容

本发明正是针对现有技术存在的不足，提供一种网状钐钴多层磁性纳米线的制备方法。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：

一种网状钐钴磁性纳米线的制备方法，包括以下步骤：

1. 一种网状钐钴多层磁性纳米线的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1）网状PC通道模板制作：利用高能重离子束辐照在聚碳酸酯薄膜（PC）表面，辐照过程中，以重离子束为法线，先调节聚碳酸酯薄膜的角度，使聚碳酸酯薄膜与重离子束的辐射角度为α，再旋转聚碳酸酯薄膜，使碳酸酯薄膜与重离子束的辐射角度为-α，聚碳酸酯薄膜经过两次重离子束辐照后，在内部形成网状的纳米通道网络，将聚碳酸酯薄膜放入Na(OH)溶液中，通过化学刻蚀法，将纳米通道网络的孔扩大，形成具有3D网状结构的PC通道模板，最后使用电子蒸镀法，在聚碳酸酯薄膜表面镀一层Au/Pt薄膜。

2）化学电沉积：配制一定浓度的Sm₂(SO₄)₃，CoSO₄和CuSO₄混合溶液作为化学电沉积溶液，以硼酸、柠檬酸和柠檬酸钠的一种或多种，作为络合剂，将步骤1得到的网状PC通道模板放入电沉积液中，利用电化学工作站，以模板上的Au/Pt薄膜作为阴极，Ag/AgCl作为参比电极以及Pt作为对电极，采用脉冲电沉积技术，沉积电位在-2V和-0.4V之间切换，-2.4V沉积SmCo材料，-0.4V用来沉积Cu，-2.4的脉冲持续时间为500ms~1s，-0.4V脉冲的持续时间为1s~2s，在聚碳酸酯薄膜中沉积得到网状(SmCo)_1-xCu_x/Cu多层纳米线，其中x≤0.05，(SmCo)_1-xCu_x的厚度为10nm~20nm，Cu纳米层的厚度为1nm~2nm。

3）模板移除：将步骤2中得到的(SmCo)_1-xCu_x/Cu纳米线的聚碳酸酯薄膜，放入二氯甲烷溶液中，聚碳酸酯薄膜溶解后得到网状(SmCo)_1-xCu_x/Cu纳米线。