[发明专利]铁酸镓纳米纤维、铁酸镓纳米纤维的制造方法和用途

权利要求书

1.一种铁酸镓纳米纤维，其特征是，是具有室温单相多铁性的铁电性与铁磁性的铁酸镓纳米纤维丝，铁酸镓纳米纤维丝的组成化学式为Ga_xFe_2-xO₃，x的数值范围为0.6-1.0，铁酸镓纳米纤维丝的直径在300nm以下；铁酸镓纳米纤维丝为正交结构。

2.根据权利要求1所述的铁酸镓纳米纤维，其特征是，铁酸镓纳米纤维丝的直径为100~250nm。

3.铁酸镓纳米纤维的制造方法，其特征是，包括以下步骤：

采用溶胶凝胶法配制铁酸镓前躯体溶液；

将充分陈化的铁酸镓前躯体溶液进行静电纺丝，获得具有第一纤维结构直径的铁酸镓前躯体纤维丝；

将所述铁酸镓前躯体纤维丝进行热处理，得到铁酸镓纳米纤维丝，所述铁酸镓纳米纤维丝具有室温单相多铁性的铁电性与铁磁性并具有第二纤维结构直径，所述第二纤维结构直径小于所述第一纤维结构直径，并且所述铁酸镓纳米纤维丝的第二纤维结构直径在300nm以下。

4.根据权利要求3所述的铁酸镓纳米纤维的制造方法，其特征是，第二纤维结构直径相对于第一纤维结构直径收缩率为30~60%。

5.根据权利要求3所述的铁酸镓纳米纤维的制造方法，其特征是，铁酸镓前躯体溶液的浓度为0.2~0.5 mol/L。

6.根据权利要求5所述的铁酸镓纳米纤维的制造方法，其特征是，配制铁酸镓前躯体溶液包括以下步骤：

将硝酸铁、硝酸镓溶解于去离子水和无水乙醇的混合溶剂中，搅拌，使上述组分充分溶解；再加入有机酸进行络合反应，其中有机酸为柠檬酸和草酸中的一种或两种；

在上述混合溶剂中加入助纺剂，搅拌均匀后静置1~3天，得到均一稳定透明的铁酸镓前躯体溶液。

7.根据权利要求6所述的铁酸镓纳米纤维的制造方法，其特征是，配制铁酸镓前躯体溶液步骤中去离子水和无水乙醇的体积比为1:1；硝酸镓、硝酸铁、柠檬酸的摩尔比为x:(2-x):2。

8.根据权利要求6所述的铁酸镓纳米纤维的制造方法，其特征是，助纺剂为分子量为100-150万的聚乙烯吡咯烷酮；且铁酸镓前躯体溶液中聚乙烯吡咯烷酮的浓度为0.04~0.05g/mL。

9.根据权利要求3所述的铁酸镓纳米纤维的制造方法，其特征是，将所述铁酸镓前躯体溶液进行静电纺丝包括以下步骤：

将适量铁酸镓前躯体溶液置入注射器中，并固定在注射泵上，设置注射泵速度为0.2~0.5mL/h；

在接收板上放置用于接收铁酸镓前躯体纤维丝的基底；

调整针尖与基底的距离为8~15cm；

打开高压电源进行纺丝，得到铁酸镓前躯体纤维丝，其中高压电源大小为10~15kV。

10.根据权利要求9所述的铁酸镓纳米纤维的制造方法，其特征是，基底为铝箔、YSZ/ITO或者SiO₂/Si。

11.根据权利要求6-10任一项所述的铁酸镓纳米纤维的制造方法，其特征是，将所述铁酸镓前躯体纤维丝进行热处理包括以下步骤：

干燥，去除铁酸镓前躯体纤维丝中所含的去离子水、无水乙醇；

排塑，将干燥后的铁酸镓前躯体纤维丝升温至380~420 ^oC后保温0.5~1h，去除铁酸镓前躯体纤维丝中的有机物，得到铁酸镓纤维丝初品；

退火处理，将排塑后的铁酸镓纤维丝初品升温至750~850 ^oC后保温1.5~2.5h，得到铁酸镓纳米纤维丝。

12.根据权利要求11所述的铁酸镓纳米纤维的制造方法，其特征是，排塑和退火处理的步骤中升温速率为5~10℃/min。

13.权利要求1-2任意一项所述的铁酸镓纳米纤维在非易失性存储、磁传感器、可调微波设备或自旋电子设备中的应用。