一種圖形化巨磁阻復(fù)合材料薄膜制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種圖形化巨磁阻復(fù)合材料薄膜制備方法。首先通過光刻方法在多孔氧化鋁濾膜上形成所需圖形，然后利用真空過濾碳納米管懸浮液的方法在模板上形成圖形化碳納米管陣列，之后直接將液態(tài)聚合物置于濾膜之上，固化后去除濾膜，碳納米管即被轉(zhuǎn)移至聚合物基體表面，形成圖形化碳納米管/聚合物復(fù)合材料薄膜。在這個過程中通過調(diào)節(jié)碳納米管懸浮液濃度和過濾溶液體積，獲得不同密度的碳納米管薄膜，進而實現(xiàn)薄膜巨磁阻效應(yīng)的可調(diào)節(jié)，在柔性磁傳感器領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。
【專利說明】一種圖形化巨磁阻復(fù)合材料薄膜制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微納米系統(tǒng)制造領(lǐng)域，特別是涉及一種具有巨磁阻效應(yīng)的圖形化碳納米管/聚合物復(fù)合材料薄膜制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]巨磁阻效應(yīng)是一種量子力學(xué)效應(yīng)，指磁性材料的電阻率在有外磁場作用時較之無外磁場作用時存在巨大變化的現(xiàn)象。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，各種高性能巨磁阻傳感器在汽車、生物、航天、自動化等領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用，尤其是各種智能可穿戴設(shè)備的快速發(fā)展，使得制備柔性巨磁阻傳感器成為重要發(fā)展趨勢。
[0003]目前，巨磁阻薄膜多由鐵磁材料和非鐵磁材料薄層交替疊合而成，當(dāng)鐵磁層的磁矩相互平行時，載流子與自旋有關(guān)的散射最小，材料有最小的電阻；當(dāng)鐵磁層的磁矩為反平行時，與自旋有關(guān)的散射最強，材料的電阻最大。上下兩層為鐵磁材料，中間夾層是非鐵磁材料。鐵磁材料磁矩的方向是由加到材料的外磁場控制的，因而較小的磁場也可以得到較大電阻變化。然而，這種巨磁阻薄膜材料由于用金屬材料制備，一方面制備工藝復(fù)雜，成本高；另一方面，所制備的巨磁阻材料不易彎曲，難以用到柔性電路中。專利CN200910105114.1公布了一種具有巨磁阻效應(yīng)的碳納米管/聚合物復(fù)合材料，其主要原理是在聚合物中形成相互獨立的碳納米管分布，在磁場作用下，具有一維納米結(jié)構(gòu)的碳納米管由于自旋隧道效應(yīng)產(chǎn)生量子隧穿，使電子能夠穿過碳納米管之間的絕緣聚合物，形成導(dǎo)電通道，產(chǎn)生磁阻效應(yīng)。該發(fā)明主要涉及的是一種具有巨磁阻效應(yīng)體材料組成，沒有公布參數(shù)及結(jié)構(gòu)可控的制備方法。實際應(yīng)用中碳納米管均勻性的控制、圖形化敏感薄膜層的制備、磁敏特征參數(shù)控制、可重復(fù)性制造、與傳感器的集成問題的解決等都需要探索新的制備工藝。鑒于此，基于光刻和真空過濾方法，形成碳納米管分布及巨磁阻特性參數(shù)可控的復(fù)合材料薄膜制備方法，不僅能夠形成任意精確形狀的磁敏薄膜，而且制造過程具有可重復(fù)性，為新型柔性磁傳感器制造提供新的方法

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種圖形化巨磁阻復(fù)合材料薄膜制備的方法，利用光刻和真空過濾方法，實現(xiàn)巨磁阻薄膜制備的圖形化、磁敏參數(shù)可控和制備過程可重復(fù)。
[0005]本發(fā)明公布了一種圖形化巨磁阻復(fù)合材料薄膜制備方法，首先通過光刻在多孔氧化鋁濾膜上形成所需圖形，然后利用真空過濾碳納米管懸浮液的方法在模板上形成圖形化碳納米管薄膜，之后直接將液態(tài)聚合物置于碳納米管薄膜之上，固化后去除濾膜，碳納米管即被轉(zhuǎn)移至聚合物基體表面，形成圖形化碳納米管/聚合物復(fù)合材料薄膜。
[0006]本發(fā)明工藝簡單，操作方便。與現(xiàn)有技術(shù)相比，實現(xiàn)了圖形化巨磁阻復(fù)合材料薄膜的制備，通過改變碳納米管懸浮液濃度控制碳納米管在復(fù)合材料中相互獨立分布的概率和彼此間的間距，進而調(diào)整材料巨磁阻效應(yīng)特性參數(shù)，與此同時，整個制備過程具有較好的可重復(fù)性。【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明圖形化巨磁阻復(fù)合材料薄膜制備工藝示意圖:(a)在多孔氧化鋁濾膜上進行光刻，其中I為光刻膠，2多孔氧化鋁濾膜；(b)真空過濾碳納米管懸浮液，其中3碳納米管懸浮液，4為真空環(huán)境；(c)形成圖形化碳納米管薄膜，其中5為碳納米管陣列；Cd)聚合物成型，其中6為模具，7液態(tài)聚合物；(e)形成巨磁阻復(fù)合材料，其中8為碳納米管/聚合物復(fù)合材料，9為聚合物基體。
[0008]圖2是本發(fā)明實施例圖形結(jié)構(gòu)，其中10為碳納米管/PDMS復(fù)合材料，11為PDMS基體。
【具體實施方式】
[0009]本發(fā)明具體實施例為制備圖2所示的碳納米管/ 二甲基硅氧烷(PDMS)圖形，主要步驟包括:
(I)利用標(biāo)準(zhǔn)光刻工藝形成圖2所示的圖形。
[0010](2)將單壁碳納米管置于二甲基甲酰胺(DMF)溶液中用80 W的超聲進行均勻混合
8個小時形成碳納米管的懸濁液。然后如圖1 (b)所示，利用真空過濾的方法在沒有光刻膠的圖形區(qū)域沉積碳納米管。
[0011](3)如圖1 (C)所示，在多孔氧化鋁濾膜上形成碳納米管薄膜，通過對真空度的調(diào)節(jié)控制過濾時間。
[0012](4)如圖1 (d)所示，將濾膜置于模具中，直接將液態(tài)聚二甲基硅氧烷(PDMS)置于碳納米管薄膜之上，在60攝氏度下進行4個小時的固化。
[0013](5)去除模具和濾膜后，碳納米管即被轉(zhuǎn)移至PDMS基體表面，形成圖形化的碳納米管/PDMS復(fù)合材料薄膜。如此，通過改變過濾溶液的體積或碳納米管濃度，可以獲得具有不同巨磁阻特性參數(shù)的復(fù)合材料薄膜。
【權(quán)利要求】
1.一種圖形化巨磁阻復(fù)合材料薄膜制備方法，其特征在于通過光刻在多孔氧化鋁濾膜上形成所需圖形，然后利用真空過濾碳納米管懸浮液的方法在模板上形成圖形化碳納米管陣列，之后直接將液態(tài)聚合物置于濾膜之上，固化后去除濾膜，碳納米管即被轉(zhuǎn)移至聚合物基體表面，形成圖形化碳納米管/聚合物復(fù)合材料薄膜。
2.如權(quán)利要求1所述的巨磁阻復(fù)合材料薄膜制備方法，其特征在于通過改變碳納米管懸浮液濃度或溶液體積控制碳納米管在復(fù)合材料中相互獨立分布的概率和彼此間的間距，進而調(diào)整材料巨磁阻效應(yīng)特性參數(shù)。
【文檔編號】B82Y40/00GK103746072SQ201410035813
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】趙蘭普, 宋曉輝, 張萍, 岳鵬飛, 莊春生 申請人:河南省科學(xué)院應(yīng)用物理研究所有限公司