[发明专利]Pb@PVA超导纳米同轴电缆及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于低维有机物与金属复合材料及其制备技术领域，特别涉及Pb＠PVA超导纳米同轴电缆及其制备方法。

背景技术：

超导纳米线所具有的量子尺寸效应有助于人们更好理解超导机制，并且在量子计算、磁测量和纳米电子器件等领域拥有广泛的应用前景，从而成为物理和材料科学界关注的热点。美国《物理评论快报》(Physical Review Letters，2004年，93卷，第87002页)报道了在一系列过掺杂的YBa₂Cu₃O_7-δ纳米线的电阻-温度曲线在赝能隙打开温度(T^*)和超导转变温度(T_c)温度区间内的无规则振荡行为，说明在受限的一维体系中存在由量子相分离导致的畴壁，而这些畴的变化最终导致了体系性质的改变。但现有方法所制备的纳米材料存在机械强度低，容易被腐蚀的缺点，限制了其应用范围。

《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society，2003年，125卷，第14226页)提到异质包覆是一种有效的提高纳米线化学稳定性和机械强度的方法，在纳米线外部生长一层包覆层形成类似同轴电缆的结构，这样既保护了纳米线，又不会影响其本身的性质。目前已经有很多合金、半导体的纳米同轴电缆被成功合成出来。美国《应用物理快报》(Applied Physics Letters，2005年，86卷，第173111页)报道了在Si衬底上加热蒸发CdS粉末成功制备了CdS＠Si纳米同轴电缆。德国《先进材料》(AdvancedMaterials，1999年，11卷，第1512页)报道了采用γ-射线辐照引发有机物单体聚合的方法首次成功制备了聚合物包覆的纳米同轴电缆CdSe＠PVAc。但这些已得到的纳米同轴电缆均为半导体，并不具有超导特性，因而并不能用于超导纳米电子器件；而且目前已知的合成同轴纳米电缆的方法要求前驱物在气相下反应，或须提供紫外、放射性辐照，操作复杂，能耗较高，不适于工业化推广；特别是由于半导体材料与超导材料体系结构特征、化学特性的差异，使得这些方法并不适用于超导纳米同轴电缆的合成。寻找一种操作简单，条件温和，效率高的制备超导纳米同轴电缆的方法成为开发和运用超导纳米线器件所亟待解决的问题。

发明内容：

本发明的目的是提出一种聚乙烯醇包覆铅(表示为Pb＠PVA)超导纳米同轴电缆及其制备方法，可以在温和条件下制备聚合物包覆活泼金属纳米线，弥补现有工艺的不足。

本发明的Pb＠PVA超导纳米同轴电缆的制备方法，其特征在于：将三水合醋酸铅Pb(CH₃COO)₂·3H₂O、聚乙烯吡咯烷酮PVP和聚乙烯醇PVA按质量比5±0.5:5±0.5:1溶于乙二醇中使其中Pb(CH₃COO)₂·3H₂O的浓度为0.015-0.018g/ml，搅拌至均匀，装入反应釜中至60-80％容积，密闭后缓慢升温至185-200℃，保温12-24小时，冷却到室温，取出产物，用无水乙醇清洗并离心分离，即得到Pb＠PVA超导纳米同轴电缆。

本发明采用上述方法制备的Pb＠PVA超导纳米同轴电缆，其特征在于由长度为1-10μm、直径在80-200nm的立方单晶Pb纳米线为芯，厚度为10-50nm的聚乙烯醇PVA聚合物为包裹层所组成的核壳结构。