KR102148877B1 - 희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체 - Google Patents

희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 희토류 원소, 천이금속, 고분자 물질이 혼합되어 제조되는 희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체에 관한 것이다.

Description

희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체{RARE EARTH-TRANSITION METAL MAGNET ONE-DIMENSION STRUCTURE}
본 발명은 희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 희토류 원소, 천이금속, 고분자 물질이 혼합되어 제조되는 희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체에 관한 것이다.
영구자석(permanent magnet)이란, 외부로부터의 자기적 영향에 대하여 쉽게 변화하지 않는 자석을 말하는 것으로, 자기력이 우수한 철, 코발트, 니켈 등의 전이금속과 네오디뮴, 가돌리움, 디스프로슘 등의 희토류 원소가 혼합되어 제조된다. 이러한 영구자석은, 잔류 자화(residual magnetism), 포화자속 밀도 및 보자력(coercive force) 등의 자기적 특성이 우수하기 때문에, 헤드폰, 소형 스피커 등의 컴퓨터 주변 기기의 전자 제품, 통신 기기 등 다양한 산업 분야에서 주요한 원재로 사용되고 있다.
최근에는, 전자 제품 및 통신 기기 산업 분야의 발전에 따라, 영구자석의 자기적 특성의 향상이 요구되고 있다. 따라서, 영구자석의 직경을 자석 내부의 도메인의 크기와 유사하게 제조하여 자기이방성을 극대화시킴으로써, 영구자석의 자기적 특성을 현저하게 증가시킬 수 있는 제조 방법에 대한 연구가 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1886558호(명칭: 자성 나노 구조체의 제조방법) 대한민국 등록특허공보 제10-1295527호(명칭: 탄소 나노 파이버를 포함하는 자성 나노섬유 및 이의 제조방법)
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술에 의한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 자기적 특성이 향상된 희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 의한 희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체는, 희토류 원소, 천이금속, 고분자 물질이 혼합되어 제조될 수 있다.
그리고, 상기 희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체의 직경은, 200nm 내지 500nm일 수 있다.
또한, 상기 희토류 원소는, 네오디뮴(Nd), 디스프로슘(Dy), 란타넘(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 터븀(Tb), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이터븀(Yb), 루테튬(Lu)으로 이루어지는 군(群)에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
그리고, 상기 천이금속은, Fe, Co, Ni, Pd으로 이루어지는 군(群)에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 고분자 물질은, 폴리 에테르술폰(Polyethersulfone; PES), 폴리 메틸메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate; PMMA), 폴리 아라미드(Polyparaphenylene terephthalamide; Polyaramid), 폴리 비닐피롤리돈(Polyvinyl Pyrrolidone; PVP), 폴리 비닐알콜(Polyvinyl alchol; PVA), 플루오르화 폴리 비닐리덴(Polyvinylidene Fluoride; PVDF), 폴리 비닐아세테이트(Polyvinyl acetate; PVAC), PLLA(Poly L-lactic acid), 폴리 에틸렌옥사이드(Polyethylent oxide; PEO), 폴리 아크릴릭니트릴(Polya crylic nitrile; PAN), 폴리 카보네이트(Polycarbonate; PC) 및 폴리 에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephtalate; PET)로 이루어지는 군(群)에서 선택되는 고분자 물질 중 어느 하나일 수 있다.
그리고, 상기 희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체는, Nd2Fe14B상으로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체에서는, 영구자석의 단일 도메인의 크기를 가지는 직경으로 희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체가 제조된다. 따라서 본 발명의 실시예에 의하면, 자기 이방성이 극대화됨으로써, 자성 특성이 향상된 희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체를 제조할 수 있다.
도 1 내지 4는 본 발명의 제조예 1 내지 4에 의하여 제조된 희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체의 주사전자현미경(fe-SEM : Field Emission Scanning Election Micrescope) 사진.
도 5 및 6은 본 발명의 비교예 1 및 2에 의하여 제조된 희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체의 주사전자현미경(fe-SEM : Field Emission Scanning Election Micrescope) 사진.
이하에서는 본 발명의 실시예에 의한 희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
본 실시예에 의한 희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체는, 희토류 원소, 천이금속, 고분자 물질이 혼합되어 제조될 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 희토류 원소는, 네오디뮴(Nd), 디스프로슘(Dy), 란타넘(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 터븀(Tb), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이터븀(Yb), 루테튬(Lu)으로 이루어지는 군(群)에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 천이금속은, Fe, Co, Ni, Pd으로 이루어지는 군(群)에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
그리고, 상기 고분자 물질은, 폴리 에테르술폰(Polyethersulfone; PES), 폴리 메틸메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate; PMMA), 폴리 아라미드(Polyparaphenylene terephthalamide; Polyaramid), 폴리 비닐피롤리돈(Polyvinyl Pyrrolidone; PVP), 폴리 비닐알콜(Polyvinyl alchol; PVA), 플루오르화 폴리 비닐리덴(Polyvinylidene Fluoride; PVDF), 폴리 비닐아세테이트(Polyvinyl acetate; PVAC), PLLA(Poly L-lactic acid), 폴리 에틸렌옥사이드(Polyethylent oxide; PEO), 폴리 아크릴릭니트릴(Polya crylic nitrile; PAN), 폴리 카보네이트(Polycarbonate; PC) 및 폴리 에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephtalate; PET)로 이루어지는 군(群)에서 선택되는 고분자 물질 중 어느 하나일 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 실시예에서는, 희토류 원소인 네오디뮴(Nd)의 질산염, 천이금속인 철(Fe)의 질산염, 고분자 물질인 폴리 비닐피롤리돈(Polyvinyl Pyrrolidone; PVP), 붕산, 증류수 및 에탄올이 혼합되어 제조된 소스 용액이 전기방사되어, 희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체가 제조될 수 있다.
이하에서는 본 발명을 실시예 및 실험예에 의하여 보다 상세하게 설명한다. 이들 제조예는 단지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예 및 실험예에 국한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예
<제조예 1>
제조예 1에서는, 네오디뮴(Nd)의 질산염인 Nd(NO3)3·6H2O, 천이금속인 철(Fe)의 질산염인 Fe(NO3)3·9H2O, 고분자 물질인 PVP(Polyvinyl Pyrrolidone), 붕산, 증류수 및 에탄올이 혼합되어 제조된 소스 용액이, 50kV의 전압, 15%의 상대 습도 및 30℃의 온도 조건 하에서 전기 방사되어 직경이 300nm인 희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체가 제조되었다.
<제조예 2>
제조예 2에서는, 제조예 1과 동일한 방법으로 직경이 400nm인 희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체가 제조되었다.
<제조예 3>
제조예 3에서는, 제조예 1과 동일한 방법으로 직경이 200nm인 희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체가 제조되었다.
<제조예 4>
제조예 4에서는, 제조예 1과 동일한 방법으로 직경이 500nm인 희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체가 제조되었다.
<비교예 1>
비교예 1에서는, 제조예 1과 동일한 방법으로 직경이 100nm인 희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체가 제조되었다.
<비교예 2>
비교예 2에서는, 제조예 1과 동일한 방법으로 직경이 600nm인 희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체가 제조되었다.
실험예
<실험예 1>
상기 제조예 1 내지 4, 비교예 1 및 2에 의하여 제조된 희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체의 주사전자현미경(fe-SEM : Field Emission Scanning Election Micrescope) 사진을 도 1 내지 6에 첨부하였다.
도 1 내지 6을 참조하면, 제조예 1 내지 4에 의하여 제조된 희토류-천이금속계 영구자석의 경우 직경이 균일하고, 그 표면에 응집체가 형성되지 않지만, 비교예 1 및 2의 경우 직경이 균일하지 않고, 표면에 응집체가 형성되어 표면이 매끄럽지 못한 것을 확인할 수 있다.
<실험예 2>
상기 제조예 1 내지 4 및 비교예 1,2에 의하여 제조된 희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체의 보자력 및 잔류자화값을 측정한 결과를 [표 1]로 나타내었다.
보자력(kOe) 잔류자화값(emu/g)
제조예 1 15 40
제조예 2 18 54
제조예 3 17.5 54
제조예 4 12.5 46
비교예 1 9.5 33
비교예 2 8 29
[표 1]을 참조하면, 제조예 1 내지 4의 경우, 비교예 1,2에 비하여 보자력 및 잔류자화값이 현저하게 증가되었다. 따라서, 제조예 1 내지 4에 의하여 제조된 희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체가 비교예 1,2에 의하여 제조된 희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체에 비하여 자성 특성이 향상되었음을 확인할 수 있다.

Claims (6)

  1. 희토류 원소, 천이금속, 고분자 물질이 혼합되어 희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체가 제조되고,
    상기 희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체의 직경은, 200nm 내지 500nm이고,
    상기 희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체는, Nd2Fe14B상으로 구성되는 희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 희토류 원소는, 네오디뮴(Nd), 디스프로슘(Dy), 란타넘(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 터븀(Tb), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이터븀(Yb), 루테튬(Lu)으로 이루어지는 군(群)에서 선택된 어느 하나인 희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 천이금속은, Fe, Co, Ni, Pd으로 이루어지는 군(群)에서 선택된 어느 하나인 희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자 물질은, 폴리 에테르술폰(Polyethersulfone; PES), 폴리 메틸메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate; PMMA), 폴리 아라미드(Polyparaphenylene terephthalamide; Polyaramid), 폴리 비닐피롤리돈(Polyvinyl Pyrrolidone; PVP), 폴리 비닐알콜(Polyvinyl alchol; PVA), 플루오르화 폴리 비닐리덴(Polyvinylidene Fluoride; PVDF), 폴리 비닐아세테이트(Polyvinyl acetate; PVAC), PLLA(Poly L-lactic acid), 폴리 에틸렌옥사이드(Polyethylent oxide; PEO), 폴리 아크릴릭니트릴(Polya crylic nitrile; PAN), 폴리 카보네이트(Polycarbonate; PC) 및 폴리 에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephtalate; PET)로 이루어지는 군(群)에서 선택되는 고분자 물질 중 어느 하나인 희토류-천이금속계 영구자석 일차원 구조체.
  6. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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