專利名稱：一種納米金屬管的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米管的制備方法。
背景技術(shù)：
納米碳管的發(fā)現(xiàn)和突破揭示了納米尺度形成的微細結(jié)構(gòu)所具備的獨特電學和力學性能。納米碳管的結(jié)構(gòu)可看成是由石墨烯卷成的筒，碳原子在圓筒表面呈螺旋狀，特殊情況下可呈扶手狀或鋸齒狀。納米碳管的電學性質(zhì)受量子物理規(guī)律所支配，其π電子將形成離散的量子化能級和束縛態(tài)波函數(shù)，產(chǎn)生量子尺寸效應(yīng)，對材料的物理和化學性質(zhì)產(chǎn)生一系列的重要影響。例如，單壁納米碳管的碳原子基本上都處在表面位置，具有較大的比表面積；納米碳管的基本網(wǎng)格和中空的封閉拓撲構(gòu)形使其能夠承受高應(yīng)力和高應(yīng)變；受量子物理的影響，納米碳管具有能隙隨螺旋結(jié)構(gòu)和直徑變化、電子的彈道輸運、磁阻的AB效應(yīng)和低溫庫侖阻塞效應(yīng)等特殊電學性質(zhì)?？梢哉f，準一維納米管狀結(jié)構(gòu)是納米碳管區(qū)別于其它碳材料的主要原因。
研究表明，納米微細結(jié)構(gòu)的對稱性也能影響材料的磁性能。中科院固體物理所張立德等利用納米有序孔洞模板，通過電鍍、催化劑誘導的CVD方法和微孔內(nèi)延生長技術(shù)，制備的Fe和Co陣列均出現(xiàn)反常磁性。美國明尼蘇達大學的科學家利用電子束刻蝕技術(shù)將70nm Co棒制成陣列，存儲密度達到1011bits/cm2，是目前磁盤存儲密度的10萬倍。美國的Chen J P等在實驗中觀察到了自由Co原子團簇中每個原子的磁矩增強，顧秉林等在局域密度泛函理論框架內(nèi)利用自旋極化的離散變分方法，計算了團簇Con(4≤n≤19)的電子結(jié)構(gòu)和磁性質(zhì)，結(jié)果表明團簇結(jié)構(gòu)的對稱性對材料的磁性能有較大影響。因此，可以預(yù)見具有特殊對稱性和拓撲學因素的準一維納米管狀結(jié)構(gòu)也會給材料的磁性帶來重大的影響。
磁性納米金屬管不能象納米碳管那樣通過電弧法、激光蒸發(fā)法或催化熱解法等進行直接合成。而通過納米有序孔洞模板法制備磁性納米金屬管在理論上應(yīng)當是可行的，但在實際可操作性上很難保證合成的產(chǎn)物是微管而不是微棒，而且管的內(nèi)徑也不好控制。
目前無模板法合成聚苯胺納米纖維能夠制備直徑在50-100nm范圍內(nèi)的聚苯胺纖維，纖維大小均勻，溶解性好。有文獻報道，表明用靜電電紡方法已經(jīng)能夠得到直徑在10nm左右的聚苯胺納米纖維及其它多種聚合物納米纖維。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種納米金屬管的制備方法，該方法確保產(chǎn)物是納米金屬管，用該方法還可制備各種不同磁性的納米金屬管。
本發(fā)明提供一種納米金屬管的制備方法，其特征在于工藝流程如下①制備聚合物納米纖維模板；②在聚合物納米纖維表面上鍍覆金屬膜；③去除聚合物納米纖維。
所獲得的納米金屬管的管徑由聚合物納米纖維的直徑控制。
本發(fā)明提供的納米金屬管的制備方法中，所述的聚合物納米纖維可以是聚乙二醇、聚乳酸、聚對苯二甲酰對苯二胺及各種導電高分子等聚合物納米纖維。
本發(fā)明提供的納米金屬管的制備方法中，所述的聚合物納米纖維的直徑可以是10～100nm，以供制備不同管徑的納米金屬管。
本發(fā)明提供的納米金屬管的制備方法中，所述的鍍覆方法可以是離子鍍、磁控濺射、電鍍或化學鍍膜法。
本發(fā)明提供的納米金屬管的制備方法中，所述的金屬膜可以是金屬鈷鎳、銅、鋁、鈦等可采用離子鍍、磁控濺射、電鍍或化學鍍膜方法成膜金屬及其合金。
本發(fā)明提供的納米金屬管的制備方法中，所述的金屬鈷膜可以含有磷，通過調(diào)整含磷量得到不同磁特性的沉積層，因而可獲得具有各種不同磁特性的納米金屬管。
本發(fā)明提供的納米金屬管的制備方法中，所述的去除聚合物納米纖維的方法可以是燃燒方法。
本發(fā)明提供的納米金屬管的制備方法中，所述的去除聚合物納米纖維的方法可以是用溶劑溶解。
本發(fā)明提供的納米金屬管的制備方法中，所述的溶劑可以是N-甲基吡咯烷酮等有機溶劑。
本發(fā)明提供的納米金屬管的制備方法的優(yōu)點在于確保產(chǎn)物是金屬納米管，管徑由聚合物納米纖維的直徑控制；可以通過調(diào)整含磷量得到不同磁特性的鈷沉積層，因而可獲得具有各種不同磁特性的薄膜；合成鈷納米管工藝簡單、成本低、可控性強、有工業(yè)應(yīng)用前景；且具有技術(shù)平臺性質(zhì)，可用于合成其它金屬及其氧化物納米管。
因此，其科學意義和應(yīng)用前景都將是非常引人矚目和值得期待的。
具體實施例方式實施例1用無模板化學法合成直徑在50-100nm范圍內(nèi)的聚苯胺纖維，纖維大小均勻，溶解性好；采用這導電聚合物-聚苯胺納米纖維作為模板，通過化學或電化學鍍膜方法使在纖維表面形成磁性金屬鈷薄膜；然后用N-甲基吡咯烷酮等有機溶劑將聚苯胺纖維溶解，得到所需的鈷納米管。磁性金屬鈷納米管的管徑由聚合物納米纖維的直徑控制；鈷層的矯頑力依含磷量的不同而異。
實施例2用電紡方法制備直徑達10nm的聚苯胺纖維，纖維大小均勻，溶解性好；采用這導電聚合物-聚苯胺納米纖維作為模板，通過化學或電化學鍍膜方法使在纖維表面形成磁性金屬鈷薄膜；然后用N-甲基吡咯烷酮等有機溶劑將聚苯胺纖維溶解，得到所需的鈷納米管。磁性金屬鈷納米管的管徑由聚合物納米纖維的直徑控制；鈷層的矯頑力依含磷量的不同而異，既可以滿足在電子元件中高質(zhì)量高密度的記錄需要200H(奧斯特)以上高矯頑力，也可以滿足在高速度開關(guān)存儲裝置需要2H以下的低矯頑力。
權(quán)利要求
1.一種納米金屬管的制備方法，其特征在于工藝流程如下①制備聚合物納米纖維模板；②在聚合物納米纖維表面上鍍覆金屬膜；③去除聚合物納米纖維。
2.按照權(quán)利要求1所述的納米金屬管的制備方法，其特征在于所述的聚合物納米纖維是聚乙二醇、聚乳酸、聚對苯二甲酰對苯二胺及各種導電高分子等聚合物納米纖維。
3.按照權(quán)利要求1所述的納米金屬管的制備方法，其特征在于所述的聚合物納米纖維的直徑為10～100nm。
4.按照權(quán)利要求1所述的納米金屬管的制備方法，其特征在于；所述的鍍覆方法是離子鍍、磁控濺射、電鍍或化學鍍膜法。
5.按照權(quán)利要求1所述的納米金屬管的制備方法，其特征在于所述的金屬膜是金屬鈷、鎳、銅、鋁、鈦等可采用離子鍍、磁控濺射、電鍍或化學鍍膜方法成膜金屬及其合金。
6.按照權(quán)利要求1所述的納米金屬管的制備方法，其特征在于所述的去除聚合物納米纖維的方法是燃燒方法。
7.按照權(quán)利要求1所述的納米金屬管的制備方法，其特征在于所述的去除聚合物納米纖維的方法是用溶劑溶解。
8.按照權(quán)利要求8所述的納米金屬管的制備方法，其特征在于所述的溶劑是N-甲基吡咯烷酮等有機溶劑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種納米金屬管的制備方法，其特征在于工藝流程如下①制備聚合物納米纖維模板；②在聚合物納米纖維表面上鍍覆金屬膜；③去除聚合物納米纖維。本發(fā)明提供的納米金屬管的制備方法的優(yōu)點在于確保產(chǎn)物是金屬納米管，管徑由聚合物納米纖維的直徑控制；可以采用聚乙二醇、聚乳酸、聚對苯二甲酰對苯二胺及各種導電高分子等多種聚合物原料制成納米纖維作為模板；通過調(diào)整含磷量得到不同磁特性的鈷沉積層，因而可獲得具有各種不同磁特性的薄膜；本發(fā)明提供的納米金屬管的制備方法工藝簡單、成本低、可控性強、有工業(yè)應(yīng)用前景；具有技術(shù)平臺性質(zhì)。因此，其科學意義和應(yīng)用前景都將是非常引人矚目和值得期待的。
文檔編號C25D1/10GK1657655SQ20041002115
公開日2005年8月24日 申請日期2004年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月18日
發(fā)明者羅鯤, 石南林, 郭雪梅, 李永銳, 孫超, 宮駿, 祖亞培 申請人:中國科學院金屬研究所