专利名称：氧化铁超细杆阵列的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种氧化铁超细杆阵列的制备方法，特别是将铁离子分散在水溶 性高分子材料聚乙烯醇溶液中并制备为薄膜，然后通过冷冻一融化的方法使薄膜 中的聚乙烯醇相互间发生交联，然后将聚乙烯醇薄膜在氨水中100摄氏度反应超 过10分钟，即可获得表面含有氧化铁超细杆阵列的聚乙烯醇薄膜。由于氧化铁
超细杆可以作为磁性存储介质而聚乙烯醇也能够转化为碳材料，因此该方法制备 的氧化铁超细杆阵列可以应用于存储及传感领域。
背景技术：
目前,绝大多数磁性器件都是基于薄膜材料制备的。在这种二维薄膜材料中， 磁性粒子直径和磁化方向分布范围较宽、磁性粒子之间的间距不断变化且不可控 制，因此各向异性不高,且矫顽力和磁滞回线的矩形比也较小[l ],难以满足一些 磁性器件的应用要求.随着包括纳米结构在内的超细结构生长技术的发展,这一 状况正在发生改变.近年来，开发周期性磁性超细线或者杆材料在磁性器件应用
研究中引起人们极大兴趣[2 —5]。由于磁性超细线或者杆材料具有平行线轴 的一维性质，故会显示出一些特殊性能,如巨磁阻抗效应、巨磁电阻(GMR)效应; 当外磁场沿着超细线或者杆轴向磁化时，它们会表现出高矫顽力、大剩磁比[6 — 8 ].这些磁性超细线或者杆的用途是作超高密度垂直磁记录介质、GMR读出磁 头、超高灵敏度微型磁传感器等。
为此人们已经开发了多种多样的超细线或者杆阵列的制备方法。它们包括以 阳极氧化铝或者嵌段共聚物为模板的模板生长法、包括氧化铝、硫化镉在内的气 相沉积法、包括氧化锌在内的液相沉积法。
在磁性材料中氧化铁材料由于其价格低廉、易得而成为人们目前在包括磁记 录领域使用的首选。然而目前的氧化铁超细杆或者线阵列的制备仅有以阳极氧化 铝为模板的制备方法，然而由于该方法由于制备过程复杂、存在缺陷等问题限制 了其大范围应用和推广。为此，本发明首次提出以聚乙烯醇凝胶为铁源载体，利
用聚乙烯醇凝胶在碱液中的低溶解性能及铁离子在其中的扩散性能，在氨水中制 备氧化铁超细杆微阵列。该方法方便、廉价、能够大范围制备均匀的氧化铁超细 杆阵列。
发明内容
技术问题本发明的目的是提供一种氧化铁超细杆阵列的制备方法，该方法 能够方便、廉价、大范围制备均匀的氧化铁超细杆阵列，因此可望为其在包括磁 记录、传感等领域的应用做出贡献。
技术方案本发明的氧化铁超细杆阵列的制备方法通过如下步骤进行制备
A、 首先制备质量百分浓度介于lwt^ — l(ktX的聚乙烯醇溶液；
B、 其次在上述聚乙烯醇溶液中加入铁源使得铁离子、亚铁离子或者铁离子 及亚铁离子的质量百分浓度介于lwt% — 10wt%;
C、 然后将上述溶液制备为薄膜；
D、 然后将上述薄膜通过进行或者不进行反复冷冻一融化而使得聚乙烯醇交 联；
E、 然后将上述薄膜置于100摄氏度氨水中反应30分钟一2小时；
F、 将上述在氨水中反应过的薄膜清洗、干燥即可获得以聚乙烯醇为基底的 氧化铁或者四氧化三铁的超细杆阵列薄膜；
氧化铁超细杆的尺寸介于10纳米一10微米之间；
反复冷冻一融化的次数不小于1次；
氧化铁超细杆的长度直径之比大于1;
所述的聚乙烯醇为水溶性聚乙烯醇。
所述的铁源包括可溶性铁盐或者亚铁盐。
步骤C中所述的薄膜制备方法包括拉膜法、匀胶法、挤出法；
有益效果磁性超细线或者杆由于其可以应用于超高密度垂直磁记录、GMR 读出磁头、超高灵敏度微型磁传感器等领域而受到人们的高度重视。而氧化铁材 料由于其价格低廉、易得而成为人们目前在包括磁记录领域使用的首选。但是目
前关于氧化铁超细杆材料的制备方法却仅有工艺复杂、难以大规模制备的氧化铝 模板法。为此，本发明首次提出以聚乙烯醇凝胶为铁源载体，利用聚乙烯醇凝胶 在碱液中的低溶解性能及铁离子在其中的扩散性能，在氨水中制备氧化铁超细杆
微阵列。该方法方便、廉价、能够大范围制备均匀的氧化铁超细杆阵列。该法制 备的氧化铁超细杆可以用于磁记录及磁传感领域。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。 实施例1:
配制质量百分浓度为10%的聚乙烯醇水溶液并往其中加入氯化铁使得最终
铁离子的质量百分浓度为1%。将上述溶液通过转速1000转/分钟的匀胶法制备
厚度为100微米的聚乙烯醇薄膜。薄膜制备方法包括拉膜法、匀胶法、挤出法。 将该薄膜在零下20摄氏度冷冻8小时后在室温解冻。重复3次后将薄膜置于100 摄氏度的浓氨水中反应2小时后，取出，用冷的去离子水、无水乙醇清洗后干燥 即可获得由数微米的三氧化二铁超细杆覆盖的聚乙烯醇薄膜。该薄膜在1200摄 氏度处理5小时后得到上面覆盖有氧化铁超细杆的聚乙烯醇碳化薄膜。该薄膜可 以用于气体传感。
实施例2:
配制质量百分浓度为8%的聚乙烯醇水溶液并往其中加入氯化铁及氯化亚 铁使得最终铁离子的质量百分浓度为0.5%而亚铁离子的质量百分浓度为1%。 通过将干净的玻璃片浸泡入上述溶液然后以10微米/秒的速度提拉的方法而获 得含铁离子及亚铁离子的聚乙烯醇薄膜。薄膜制备方法包括拉膜法、匀胶法、挤 出法。然后将薄膜置于100摄氏度的浓氨水中反应1小时后，取出，用冷的去离 子水、无水乙醇清洗后干燥即可获得由数微米的四氧化三铁超细杆覆盖的聚乙烯 醇薄膜。该薄膜可以用于磁记录。
实施例3:
配制质量百分浓度为10%的聚乙烯醇水溶液并往其中加入氯化亚铁使得最 终亚铁离子的质量百分浓度为1%。将上述溶液通过一长度为1米宽度为0.2毫 米的狭缝挤出并涂布在由传送带以1厘米/秒运动的铁皮表面。待干燥后可以获 得含亚铁离子的聚乙烯醇薄膜。薄膜制备方法包括拉膜法、匀胶法、挤出法。将 该薄膜置于零下20摄氏度下冷冻2小时然后室温解冻。重复2次后将薄膜置于
ioo摄氏度的浓氨水中反应i小时后，取出，用冷的去离子水、无水乙醇清洗后
干燥即可获得由数微米的氧化铁及四氧化三铁超细杆覆盖的聚乙烯醇薄膜。该薄 膜可以用于磁记录。
权利要求
1、一种氧化铁超细杆阵列的制备方法，其特征在于通过如下步骤进行制备A、首先制备质量百分浓度介于1wt％-10wt％的聚乙烯醇溶液；B、其次在上述聚乙烯醇溶液中加入铁源材料使得铁离子、亚铁离子或者铁离子及亚铁离子的质量百分浓度介于1wt％-10wt％；C、将B中溶液制备为薄膜；D、进行或者不进行将上述薄膜通过反复冷冻-融化而使得聚乙烯醇交联的处理；E、将上述薄膜置于100摄氏度氨水中反应30分钟-2小时；F、将上述在氨水中反应过的薄膜清洗、干燥即可获得以聚乙烯醇为基底的氧化铁或者四氧化三铁的超细杆阵列薄膜。
2、 如权利要求1所述的氧化铁超细杆阵列的制备方法，其特征在于所述的聚乙烯醇为水溶性聚乙烯醇。
3、 如权利要求1所述的氧化铁超细杆阵列的制备方法，其特征在于所述的 铁源材料包括可溶性铁盐或者亚铁盐。
4、 如权利要求1所述的氧化铁超细杆阵列的制备方法，其特征在于权利要 求l中步骤C所述的薄膜制备方法包括拉膜法、匀胶法、挤出法。
全文摘要
氧化铁超细杆阵列的制备方法，特别是以聚乙烯醇凝胶为铁源载体，利用聚乙烯醇凝胶在碱液中的低溶解性能及铁离子在其中的扩散性能，在氨水中制备氧化铁超细杆微阵列，首先制备质量百分浓度介于1wt％-10wt％的聚乙烯醇溶液；其次在上述聚乙烯醇溶液中加入铁源材料使得铁离子、亚铁离子或者铁离子及亚铁离子的质量百分浓度介于1wt％-10wt％；将上述薄膜通过反复冷冻-融化而使得聚乙烯醇交联；将上述薄膜置于100摄氏度氨水中反应30分钟-2小时；将上述在氨水中反应过的薄膜清洗、干燥即可获得以聚乙烯醇为基底的氧化铁或者四氧化三铁的超细杆阵列薄膜。该方法方便、廉价、能够大范围制备均匀的氧化铁超细杆阵列。
文档编号C08L29/00GK101186737SQ200710024490
公开日2008年5月28日 申请日期2007年6月19日 优先权日2007年6月19日
发明者张继中 申请人:东南大学