聚苯胺及其納米復(fù)合材料巨磁阻性能研究.pdf

1、巨磁阻現(xiàn)象通過增加硬盤驅(qū)動器的記錄密度，變革了磁存儲行業(yè)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于磁場傳感器，生物傳感器，計算機(jī)硬盤驅(qū)動器以及磁性隨機(jī)存取存儲器等領(lǐng)域。相較于傳統(tǒng)的金屬基復(fù)合材料，有機(jī)材料具有重量輕，易于加工，成本低廉，以及良好的化學(xué)穩(wěn)定性和生物相容性等特點，近年來，在巨磁阻應(yīng)用中已經(jīng)獲得了廣泛的關(guān)注。然而，由于巨磁阻效應(yīng)的溫度依賴特性，有機(jī)材料很難在室溫下獲得較高的巨磁阻值。
　　為獲得室溫下具有高巨磁阻值的有機(jī)材料，并研究導(dǎo)電高分子體

2、系中巨磁阻現(xiàn)象的機(jī)理，本研究采用表面引發(fā)聚合的方法合成了導(dǎo)電高分子聚苯胺和磁性納米四氧化三鐵、非磁性納米二氧化硅、納米硅和多壁碳納米管復(fù)合材料，采用傅里葉紅外光譜、X射線衍射、熱失重分析、拉曼光譜、X射線光電子能譜、掃描隧道顯微鏡和透射電鏡對合成的聚苯胺納米復(fù)合材料進(jìn)行了表征，并重點研究了合成的聚苯胺納米復(fù)合材料的巨磁阻性質(zhì)。
　　研究發(fā)現(xiàn)，本實驗合成的聚苯胺復(fù)合材料在室溫條件下具有很大的巨磁阻值。不僅在磁性四氧化三鐵-聚苯胺納米

3、復(fù)合材料中得到了這一獨特的現(xiàn)象，還首次在非磁性的二氧化硅-聚苯胺、硅-聚苯胺、以及多壁碳納米管-聚苯胺納米復(fù)合材料中發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象。四氧化三鐵負(fù)載量為30wt％的四氧化三鐵-聚苯胺納米復(fù)合材料具有高達(dá)95.0%的巨磁阻值；二氧化硅質(zhì)負(fù)載量為20.0wt%的二氧化硅-聚苯胺納米復(fù)合材料中獲得高達(dá)95.5%的巨磁阻值；硅負(fù)載量為20.0wt%的硅-聚苯胺納米復(fù)合材料得到40.0%的巨磁阻值；硅負(fù)載量為10.0wt%的硅-聚苯胺納米復(fù)合材料的

4、巨磁阻值在5.5T磁場附近發(fā)生了從正值到負(fù)值的轉(zhuǎn)變過程；六價鉻離子作為氧化劑合成的多壁碳納米管-聚苯胺納米復(fù)合材料具有負(fù)磁阻值，而過硫酸銨作為氧化劑合成的多壁碳納米管-聚苯胺納米復(fù)合材料中獲得了正磁阻值。
　　研究巨磁阻的機(jī)制有助于設(shè)計新型有機(jī)自旋電子器件，并且有利于未來發(fā)展巨磁阻新的應(yīng)用方向。本研究采用莫特可變范圍躍遷法則探討了載流子在合成的聚苯胺納米復(fù)合材料中的傳輸機(jī)制。在確定了合成的聚苯胺納米復(fù)合材料遵循準(zhǔn)3-維可變范圍躍遷

5、機(jī)制后，采用波函數(shù)坍縮模型對得到的正巨磁阻效應(yīng)進(jìn)行了理論分析。結(jié)果表明，在正巨磁阻效應(yīng)中，定域長度a0和費米能級態(tài)密度N(EF)發(fā)生了變化，平均躍遷長度Rhop降低。并采用正向干涉模型對多壁碳納米管-聚苯胺納米復(fù)合材料中負(fù)磁阻效應(yīng)進(jìn)行了理論分析。
　　與此同時，本研究還結(jié)合了波函數(shù)坍縮模型和正向干涉模型對硅的負(fù)載量為10.0wt%的硅-聚苯胺納米復(fù)合材料中發(fā)現(xiàn)的磁阻值在5.5T磁場附近從正值到負(fù)值的轉(zhuǎn)變現(xiàn)象進(jìn)行了理論分析。分析結(jié)果