[发明专利]一种软磁NiC复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于磁性材料领域，尤其是一种软磁Ni/C复合材料及其制备方法；包括镍纳米颗粒，所述镍纳米颗粒周围包覆有致密的石墨化碳层，石墨化碳层外为多孔无定形碳骨架；本发明的软磁Ni/C复合材料，饱和磁化强度，矫顽力较低，电阻率高，耐候性增强；致密的石墨化碳层保证了复合材料的耐候性，无定形多孔碳骨架的存在降低了涡流损耗；本发明中软磁Ni/C复合材料的制备方法，工艺简单，无毒无害，可实现规模化大批量产；获得的镍纳米颗粒结晶度高、尺寸均一、度分散高，确保了高饱和磁化强度及低矫顽力；本发明不仅成功获得软磁性能强、综合性能优良的Ni/C复合材料，也促进了软磁复合材料的研究与发展。

技术领域

本发明属于磁性材料领域，尤其是一种软磁Ni/C复合材料及其制备方法。

背景技术

软磁材料易于磁化，也易于退磁，广泛用于电工设备和电子设备中。长期以来的研究及应用表面良好的软磁材料必须具备如下特性：(1) 高饱和磁化强度，低剩余磁通密度，以迅速响应外磁场极性的反转；(2) 低矫顽力，以获得优良的高频磁性能；(3) 高电阻率，以减少涡流损耗。金属及合金材料因此高饱和磁化强度成为软磁材料的研究热点之一。Dhanapal等人利用脉冲电沉积法及后续热处理法制备了Ni-P合金，具备优良的软磁特性(Materials Chemistry Physisc2015, 166, 153-159)。研究表明颗粒尺寸对矫顽力影响巨大。Han等人成功制备了颗粒平均尺寸为2.1nm的超细镍颗粒，具有单晶及单畴结构，表现出超顺磁性，即矫顽力为零(RSC Advances 2015, 5, 66667-66673)。另外，复合电阻率高的材料是一种有效降低涡流损耗的方法。例如，为减少涡流损耗，常将铁心用许多铁磁导体薄片(例如硅钢片)叠成，这些薄片被分开呈梯形状，表面涂有薄层绝缘漆或绝缘的氧化物。无定形碳具有较高的电阻率且质轻稳定性强，可作为降低软磁金属或合金的涡流损耗的组分。总之，采用新工艺提高饱和磁化强度，降低矫顽力，提供电阻率对于软磁材料的发展极为必要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中不足，提供一种软磁Ni/C复合材料，该软磁Ni/C复合材料的饱和磁化强度，矫顽力较低，电阻率高，耐候性增强，本发明的另一个目的是提供一种软磁Ni/C复合材料的制备方法，该制备方法工艺简单、成本低，能够适用于工业化大规模生产。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种软磁Ni/C复合材料，包括镍纳米颗粒，所述镍纳米颗粒周围包覆有致密的石墨化碳层，石墨化碳层外为多孔无定形碳骨架。

进一步的，所述镍纳米颗粒直径为1~500nm，石墨化碳层的厚度为1~100 nm，无定形碳的孔径为1~50 nm。

进一步的，所述镍纳米颗粒与碳构成具有一定形状的整体。

一种制备软磁Ni/C复合材料的方法，所述方法包括以下步骤：

（1）制备Ni(bdc)(ted)_0.5前驱体：将一定量镍盐，对苯二甲酸，三乙稀二胺搅拌溶解于一定量的N,N-二甲基甲酰胺中，转移入反应釜中，在烘箱中进行溶解热反应，产物经离心、洗涤、干燥获得；

（2）制备软磁Ni/C复合材料：将步骤（1）中获得的Ni(bdc)(ted)_0.5前驱体放入瓷舟中，在惰性气氛保护下，在管式炉中高温热处理。

进一步的，所述镍盐的质量为0.1-5g，对苯二甲酸质量为0.1~2 g，三乙稀二胺质量为0.01~0.5g，N,N-二甲基甲酰胺体积为10~80 mL，反应釜体积为100 mL，溶剂热反应温度为100~150 ^oC，保温时间为1~48h。

进一步的，所述镍盐选用硝酸镍、氯化镍、硫酸镍、乙酸镍中的一种。