石墨包裹纳米镍颗粒在外加磁场内的自组排列

摘要

石墨包裹纳米颗粒(GEM)是一种颗粒粒径在10-100 nm之间的纳米复合材料,其结构分为金属纳米颗粒的内核及由数层石墨组成的包裹外壳.一般若要使纳米颗粒结合成致密程度高于80﹪的块体需要用相当特殊的方法,根据物质的不同,可能会需要经过各种高温与高压环境下才可以形成.本研究很偶然地发现一个简单的磁性收集制程,可以使GEM纳米镍颗粒在制程中自行排列形成高致密度的块体,根据阿基米德法之量测结果以及SEM照片之观察,初步判断块体的致密程度可高达80﹪以上.虽然无法直接观察到GEM颗粒是如何透过磁场的作用而产生排列与致密过程,但相信是由于以下3种作用的结果:首先是因为将GEM颗粒浸泡在甲醇溶液中,由于甲醇分子吸附在具亲油性的石墨层表面,而使颗粒间的范得华力降低;其次是外加磁场使具有铁磁性的纳米镍颗粒在颗粒与颗粒之间产生滑动、转动与移动排列;最后则是在甲醇挥发过程中逐渐形成紧密排列之高密度块体.