[發明專利]巨磁阻復合材料

有效

• 申請號: 200910105114.1
• 申請日: 2009-01-16
• 公開（公告）號: CN101783387A
• 公開（公告）日: 2010-07-21
• 發明（設計）人: 胡春華;劉長洪;范守善
• 申請（專利權）人: 清華大學;鴻富錦精密工業(深圳)有限公司
• 主分類號: H01L43/10
• 分類號: H01L43/10;C08L83/04;C08L75/04;C08L63/00;C08L33/12
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技術領域

本發明涉及一種巨磁阻復合材料，尤其涉及一種包含有碳納米管的巨磁 阻復合材料。

背景技術

自從1988年，巨磁阻(Giant?Magneto-Resistance，GMR)效應發現以來 (請參見Baibich，M.N.et?al.，Phy.Rev.Lett.1988，61.2472)，由于其在計算 機硬盤讀取磁頭，磁傳感器以及磁記錄方面具有重大的應用價值，巨磁阻材 料引起了廣泛關注。巨磁阻材料的研究及應用開發已經成為當前凝聚態物理 學和材料科學的熱點之一。巨磁阻效應是指在一定的溫度下，當加在巨磁阻 材料上的磁場發生變化時，巨磁阻材料的電阻可產生一個較大的變化。

傳統的巨磁阻(GMR)材料主要分為兩類：一類是多層膜結構，即磁性 金屬膜和非磁性材料膜互相間隔重疊形成。另一種是顆粒膜結構，即磁性金 屬顆粒粉分散于非磁性金屬或絕緣體中。巨磁阻材料的磁阻用MR (Magnetoresistance)表示，其定義為MR＝(R(H)-R(0))/R(0)，其中R(0)為該 巨磁阻材料未加磁場時的電阻，R(H)為該巨磁阻材料加磁場強度為H的磁場 時的電阻，MR用來描述巨磁阻材料的巨磁阻特性，MR越大材料的巨磁阻 性能越好。

具有多層膜結構的巨磁阻材料，其可以由適當的鐵磁層(如Fe，Co，Ni) 和非鐵磁層(如Cu，Cr，Ar)相間生長而成。由于磁晶各向異性，這種具有 多層膜結構的巨磁阻材料，在外磁場作用下，其沿著易磁化軸和難磁化軸方 向的磁阻曲線是不一致的。這種巨磁阻材料的MR在低溫(4.2K，零下269 攝氏度)時的值為10％，但實際應用需要巨磁阻材料在常溫下具有大于5％ 的MR，因此，上述巨磁阻材料只有在低溫下才具有巨磁阻效應，其應用范 圍狹窄。而且該巨磁阻材料為金屬制成，其硬度較大，不易剪裁，也限制了 其應用。由鐵磁層和非鐵層構成的多層膜結構的巨磁阻材料，可以通過分子 束外延，電沉積法，超高真空蒸發以及磁控濺射等方法制備。上述制備方法， 過程較復雜，成本較高。

請參見“巨磁阻效應研究的最新進展”(王麗麗，賈城，哈爾濱師范大學 自然科學學報，2005年，第21卷，第1期)。顆粒膜結構的巨磁阻效應是最 近幾年才發現，通常是指微顆粒(納米量級)分散于薄膜中所產生的復合膜， 如常見的Fe，Co微顆粒嵌于Ag，Cu等薄膜中構成。顆粒膜屬于非均勻相組 成的體系，顆粒膜中的異相界面(凡結構相同而取向不同的晶體相互接觸， 其接觸界面稱為晶界。如果相鄰晶粒不僅位向不同，而且結構、組成也不相 同，即它們代表不同的兩個相，測其間界稱為相界面或界面。)對電子輸運 性質和電，磁，光等特性都有明顯的影響。顆粒膜與多層膜有許多相似之處， 二者都屬于二相或多相復合非均勻體系。但顆粒膜中的顆粒是混亂的統計分 布，其工藝制備相對多層膜簡單且較實用。常見的制備方法有共蒸法，共濺 射，離子注入等。一般實驗室多采用磁控濺射及離子束濺射的方法制備。磁 性顆粒膜巨磁阻效應存在的問題是：由于鐵磁顆粒處在超順磁態，獲得巨磁 阻效應需要非常高的飽和磁場。并且，該巨磁阻材料由金屬制成，其硬度較 大，不易剪裁，限制了該材料的使用。

碳納米管是一種新型一維納米材料，其具有優異的導電性能、較高的抗 張強度和較高的熱穩定性，在材料科學、化學、物理學等交叉學科領域已展 現出廣闊的應用前景。目前，已有將碳納米管與高分子材料混合，制造復合 材料。范守善等于2006年6月16日申請，2007年12月19日公開的公開 號為CN101090586的專利申請，公開了一種納米柔性電熱材料及包括該納 米柔性電熱材料的加熱裝置。請參閱圖1，所述納米柔性電熱材料10包括 柔性高分子基底材料14及分散在柔性高分子基底材料14中的大量碳納米管 12。碳納米管12互相搭接在柔性高分子基底材料14中形成大量導電網絡， 從而納米柔性電熱材料10可以導電，通電以后可發熱，發熱后，所述的納 米柔性電熱材料10體積發生膨脹。該專利申請未揭示所述納米柔性電熱材 料10具有巨磁阻特性。