[發明專利]一種巨磁阻抗效應石墨烯/納米晶復合材料及制備方法

在審

• 申請號: 202011639975.0
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112813407A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 宋也男;趙振杰;孫卓;陳依君
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: C23C16/26
• 分類號: C23C16/26;C23C16/02;C23C16/52;C21D1/26;C21D1/74;C21D9/52
• 代理公司: 上海藍迪專利商標事務所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅;張翔

本發明公開了一種巨磁阻抗(GMI)效應石墨烯/納米晶復合材料及制備方法，其方法通過在巨磁阻抗傳感器敏感元件Fe_73.5Cu₁Nb₃Si₁₃B_9.5納米晶條帶上，通過化學氣相沉積(CVD)法，以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）為碳源直接生長石墨烯，得到石墨烯/納米晶（Graphene/FINEMET）雙層結構的巨磁阻抗傳感器敏感元件。其有益效果在于通過合適的碳源選擇及CVD生長工藝，成功在較低溫度下在納米晶條帶生長了高質量石墨烯層。直接生長的高質量石墨烯層一方面因其高導電性能作為高頻電流流動的途徑，大大降低了趨膚效應；另一方面本方法提高了在條帶上直接生長石墨烯的兼容性，使得納米晶條帶的軟磁性能得以保持延續。最終獲得了巨磁阻抗效應石墨烯/納米晶復合材料。

技術領域

本發明屬于磁敏感元件領域，涉及在巨磁阻抗傳感器敏感元件上，通過化學氣相沉積(CVD)法，以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）為碳源直接生長石墨烯，制備出巨磁阻抗（GMI）效應有所提高的石墨烯/納米晶（Graphene/FINEMET）巨磁阻抗傳感器敏感元件。

背景技術

巨磁阻抗(GMI)效應是指磁性材料的交流阻抗隨著外加直流磁場的變化而發生顯著變化的效應。自1994年在鈷基非晶導線中被發現以來，一直備受關注。與傳統磁傳感器相比，GMI傳感器有幾個明顯的優勢，包括高靈敏度、遠程查詢和制造成本低。因此它已被應用于現代技術中，如磁標簽、磁記錄、地磁測量等。GMI傳感器的關鍵部件是敏感元件，其核心在于獲得更高的GMI效應以及靈敏度。

發明內容

本發明的目的是針對巨磁阻抗效應敏感元件提出一種雙層結構巨磁阻抗(GMI)效應石墨烯/納米晶復合材料及制備方法，該方法實現了在條帶上保持軟磁性能的前提下CVD生長石墨烯的技術路線，并且大大增加了巨磁阻抗效應。

實現本發明的具體技術方案是：

一種巨磁阻抗效應石墨烯/納米晶復合材料的制備方法，特點是該方法包括以下具體步驟：

步驟1：取鐵基非晶Fe_73.5Cu₁Nb₃Si₁₃B_9.5條帶一條；

步驟2：將步驟1的鐵基非晶條帶置于管式爐中，真空度設置為0.1-5 pa，升溫至540 ℃，通入5-50 sccm的氫氣，退火15-30 min得到鐵基納米晶條帶；

步驟3：將步驟2得到的鐵基納米晶條帶放置于石英舟中，并將其置于管式爐中間恒溫生長區域；

步驟4：取1-10 g PMMA 放置于石英舟中，并將其置于管式爐進氣口120-180 ℃溫度區域；

步驟5：將管式爐密封，真空度設置為0.1-7 Pa，通入流量為5-50 sccm的氫氣，升溫至所需反應溫度，反應溫度設置為400-600 ℃，保溫時間即生長時間為30-120 min，隨后在上述氣氛中降溫至室溫；結束后取出樣品，制得所述巨磁阻抗效應石墨烯/納米晶復合材料。

一種上述方法制得的巨磁阻抗效應石墨烯/納米晶復合材料。

本發明的有益效果在于使用CVD生長工藝，通過合適的碳源選擇及生長工藝參數優化，成功的在較低溫度下在納米晶條帶生長了高質量石墨烯層。直接生長的高質量石墨烯層一方面因其高導電性能作為高頻電流流動的途徑，大大降低了趨膚效應；另一方面本方法提高了在條帶上直接生長石墨烯的兼容性，使得納米晶條帶的軟磁性能得以保持延續。最終獲得了巨磁阻抗效應石墨烯/納米晶復合材料。

附圖說明

圖1為本發明化學氣相沉積（CVD）法生長過程示意圖；

圖2為本發明所用的鐵基非晶Fe_73.5Cu₁Nb₃Si₁₃B_9.5條帶的表面SEM圖；