一维硬/软磁纳米复合结构的制备及其交换耦合机制研究

纳米结构的硬磁相和软磁相间的交换弹簧现象是近几年的研究热点，但目前对纳米双相磁体的研究主要集中在对随机分布的纳米混合物和对硬磁/软磁多层膜的研究。而这种硬磁和软磁相间的交换耦合作用机理及其与微结构的关系对剩磁和矫顽力的影响还不完全清楚。本申请将合成两种特殊的纳米复合结构-硬/软磁纳米同轴电缆以及硬/软磁交替多层纳米线，并用它们来研究这种交换弹簧现象。该方法避免了熔体快淬法所制备的纳米双相永磁体中软、硬磁的分布不容易控制的缺点，有利于把复杂的问题简单化，便于更清楚理解交换机制对磁性能的影响。同时准一维纳米结构具有更大的形状各向异性能，有利于制备纳米尺寸下的金属永磁材料。

硬/软磁交换耦合复合材料被认为是下一代永磁材料的发展方向，项目紧紧围绕一维硬/软磁纳米复合材料的制备及其交换耦合机制展开研究。通过化学方法制备了CoPt纳米管，对CoPt纳米管在不同热处理温度下的形貌及相转变进行了实验。通过电化学方法制备了具有明显的磁各向异性的CoPt和FeCo纳米线。在此基础上，我们首先合成了双金属型一维硬/软磁复合纳米结构CoPt/FeCo纳米同轴电缆。项目还采用液相反应法合成了FePt/Fe3O4一维纳米复合材料，得到Fe3O4纳米颗粒对FePt纳米线的修饰及Fe3O4对FePt纳米线的包覆两种一维复合结构。从理论上对纳米管和纳米线的磁矩分布和反磁化过程进行了分析，并对一维硬/软磁复合结构进行了微磁学模拟。在不同内外径比例的情况下，一维硬/软磁结构的磁化翻转机制存在差异，在材料交换耦合尺度范围内，如果软磁层较薄则材料反磁化过程主要以一致转动磁化翻转机制为主，如果软磁层较厚则以磁化翻转以卷曲方式进行。