KR20210003656A - Fiber type magnetic structure and fabricating method of the same - Google Patents

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Abstract

A method for manufacturing a fibrous magnetic structure having improved coercive force is provided. According to the present invention, the method for manufacturing a fibrous magnetic structure may comprise the steps of: preparing a magnetic core fiber containing a rare earth element and a core transition metal element; disposing catalyst particles on the magnetic core fiber; and as a plating process using a base source including a first precursor including a first shell transition metal element and a second precursor including a second shell transition metal element, forming a magnetic shell surrounding the magnetic core fiber using the catalyst particles and including a compound of the first shell transition metal element and the second shell transition metal element.

Description

섬유형 자성 구조체 및 그 제조 방법 {Fiber type magnetic structure and fabricating method of the same}Fiber type magnetic structure and fabricating method of the same}

본 발명은 섬유형 자성 구조체 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 희토류 원소를 포함하는 자성 코어 섬유 및 전이금속 화합물을 포함하는 자성 쉘을 포함하는 섬유형 자성 구조체 및 그 제조 방법에 관련된 것이다.The present invention relates to a fibrous magnetic structure and a method for manufacturing the same, and more specifically, to a fibrous magnetic structure including a magnetic core fiber containing a rare earth element and a magnetic shell containing a transition metal compound, and a method for manufacturing the same. will be.

경자성체 영구자석은 모터, 스피커, 계측기 등의 전기기기와 하이브리드 자동차(HEV), 전기자동차(EV) 내 소형모터에 필수불가결하게 사용되어왔다. 이러한 자석 소재로는 보자력이 큰 RE-Fe-B계, RE-Fe-N계, RE-TM계(RE=희토류 원소, TM=전이금속 원소)가 폭 넓게 쓰이며, 이들 희토류 자석은 비희토류계의 Mn-Al, Mn-Bi, 페라이트와 비교하여 수십 배 이상에 달하는 자기적 능력을 갖는다. Hard magnetic permanent magnets have been used indispensably for electric devices such as motors, speakers, and measuring instruments, as well as small motors in hybrid vehicles (HEVs) and electric vehicles (EVs). As such magnet materials, RE-Fe-B, RE-Fe-N, and RE-TM systems (RE = rare earth elements, TM = transition metal elements) with high coercivity are widely used, and these rare earth magnets are non-rare earth types. Compared with Mn-Al, Mn-Bi, and ferrite, it has a magnetic ability that is several tens of times more.

최근 전자 제품의 경량화, 초소형화 및 고성능화에 발맞춰, 보다 향상된 최대자기에너지적((BH)max)을 갖는 영구자석 소재가 요구된다. 단일상의 희토류 소재로는 특성 임계점 때문에 개발에 제한이 있으므로, 이를 보완한 '교환스프링자석'이 최근 연구되어오고 있다. 교환스프링자석은 기존 단일상의 경자성 물질이 연자성 물질과 서로 결합하여 자기교환결합 상호작용을 갖는 소재를 말하며, 이미 연구 한계에 닿은 희토류 영구자석의 특성을 증대시킬 수 있는 중요한 구조이다. 교환스프링자석의 주 쟁점은 어떻게 경자성연자성의 형태나 구조 등을 변화하여 자화값, 보자력, 자기에너지적을 증대시키는가에 초점을 두고 있다. In line with the recent light weight, miniaturization, and high performance of electronic products, a permanent magnet material having a more improved maximum magnetic energy ((BH) max ) is required. As a single-phase rare-earth material, development is limited due to its characteristic critical point, so'exchange spring magnet' supplementing this has been recently studied. Exchange spring magnet refers to a material that has a magnetic exchange coupling interaction by combining existing single-phase hard magnetic materials with soft magnetic materials, and is an important structure that can increase the characteristics of rare earth permanent magnets that have already reached the limits of research. The main issue of interchangeable spring magnets focuses on how to increase the magnetization value, coercivity, and magnetic energy by changing the shape or structure of hard magnetic soft magnetism.

이 밖에도, 자기 특성을 향상시킬 수 있는 영구자석 및 그 소재와 관련된 다양한 연구들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 대한민국 특허 공개 번호 10-2017-0108468(출원번호: 10-2016-0032417, 출원인: 연세대학교 산학협력단)에는, 기판, 및 상기 기판 상에 형성되고, Bi 박막층 및 Mn 박막층으로 이루어진 적층 단위를 적어도 2회 이상 반복 적층 및 열처리한 박막 적층체를 포함하는 보자력이 향상된 비희토류 영구자석 및 이의 제조방법이 개시되어 있다. 이 밖에도, 자기 특성을 향상시킬 수 있는 영구자석 및 그 소재와 관련된 다양한 연구들이 지속적으로 이루어지고 있다.In addition, various studies related to permanent magnets and materials thereof that can improve magnetic properties are being conducted. For example, in Korean Patent Publication No. 10-2017-0108468 (Application No.: 10-2016-0032417, Applicant: Yonsei University Industry-Academic Cooperation Foundation), a substrate, and a laminate formed on the substrate, comprising a Bi thin film layer and a Mn thin film layer Disclosed is a non-rare earth permanent magnet with improved coercivity and a method for manufacturing the same, including a thin film laminate obtained by repeatedly stacking and heat treating the unit at least two times or more. In addition, various studies related to permanent magnets and materials that can improve magnetic properties are continuously being conducted.

대한민국 특허 공개 번호 10-2017-0108468Korean Patent Publication No. 10-2017-0108468

본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 보자력이 향상된 섬유형 자성 구조체 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. One technical problem to be solved by the present invention is to provide a fibrous magnetic structure with improved coercivity and a method of manufacturing the same.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 최대자기에너지적이 향상된 섬유형 자성 구조체 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a fibrous magnetic structure with improved maximum magnetic energy and a method for manufacturing the same.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 자기 응집 현상이 감소된 섬유형 자성 구조체 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a fibrous magnetic structure with reduced self-aggregation and a method of manufacturing the same.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 1차원 형상의 섬유형 자성 구조체 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a one-dimensional fibrous magnetic structure and a method of manufacturing the same.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 경자성 구조체와 연자성 구조체 사이의 교환자기결합효과가 발현되는 섬유형 자성 구조체 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a fibrous magnetic structure and a method of manufacturing the same, in which an exchange magnetic coupling effect between a hard magnetic structure and a soft magnetic structure is expressed.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다. The technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above.

상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 섬유형 자성 구조체의 제조 방법을 제공한다. In order to solve the above technical problems, the present invention provides a method of manufacturing a fibrous magnetic structure.

일 실시 예에 따르면, 상기 섬유형 자성 구조체의 제조 방법은, 희토류 원소 및 코어 전이금속 원소를 포함하는 자성 코어 섬유(magnetic core fiber)를 준비하는 단계, 상기 자성 코어 섬유 상에, 촉매 입자를 배치시키는 단계, 및 제1 쉘 전이금속 원소를 포함하는 제1 전구체 및 제2 쉘 전이금속 원소를 포함하는 제2 전구체를 포함하는 베이스 소스를 이용한 도금 공정으로, 상기 촉매 입자를 이용하여, 상기 코어 섬유를 둘러싸고 상기 제1 쉘 전이금속 원소 및 상기 제2 쉘 전이금속 원소의 화합물을 포함하는 자성 쉘(magnetic shell)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the method of manufacturing the fibrous magnetic structure includes preparing a magnetic core fiber including a rare earth element and a core transition metal element, and placing catalyst particles on the magnetic core fiber. And a plating process using a base source including a first precursor including a first shell transition metal element and a second precursor including a second shell transition metal element, using the catalyst particles, and the core fiber And forming a magnetic shell including a compound of the first shell transition metal element and the second shell transition metal element surrounding the element.

일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 소스는 20분 미만의 시간 동안 제공되어, 상기 자성 쉘의 두께는 40 nm 이하로 형성되는 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the base source may be provided for less than 20 minutes, and the magnetic shell may have a thickness of 40 nm or less.

일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 소소의 온도는 70℃ 초과 90℃ 미만으로 제어되는 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, a temperature of the base source may be controlled to be greater than 70°C and less than 90°C.

일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 소스는 pH 조절제를 더 포함하고, 상기 베이스 소스의 pH는 8 초과 12 미만으로 제어되는 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the base source may further include a pH adjusting agent, and the pH of the base source may be controlled to be greater than 8 and less than 12.

일 실시 예에 따르면, 상기 자성 코어 섬유 준비 단계는, 상기 희토류 원소 및 상기 코어 전이금속 원소를 포함하는 소스 용액을 준비하는 단계, 상기 소스 용액을 전기 방사하여, 예비 자성 코어 섬유를 제조하는 단계, 상기 예비 자성 코어 섬유를 열처리하여 산화시키는 단계, 및 산화된 상기 예비 자성 코어 섬유를 환원제를 이용하여 열처리하여 환원하는 단계를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the preparing of the magnetic core fiber includes preparing a source solution including the rare earth element and the core transition metal element, electrospinning the source solution, and preparing a preliminary magnetic core fiber, It may include heat-treating the preliminary magnetic core fiber to oxidize it, and reducing the oxidized preliminary magnetic core fiber by heat treatment using a reducing agent.

상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 섬유형 자성 구조체를 제공한다. In order to solve the above technical problems, the present invention provides a fibrous magnetic structure.

일 실시 예에 따르면, 상기 섬유형 자성 구조체는 희토류 원소 및 코어 전이금속 원소를 포함하는 자성 코어 섬유(magnetic core fiber), 및 상기 자성 코어 섬유를 둘러싸고, 상기 제1 쉘 전이금속 원소 및 제2 쉘 전이금속 원소를 포함하는 자성 쉘(shell)을 포함하되, 상기 자성 코어 섬유 및 상기 자성 쉘 사이의 교환자기결합효과(exchange-coupling effect)는, 상기 자성 코어 섬유 및 상기 자성 쉘의 쌍극자 상호작용(dipolar interaction)보다 큰 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the fibrous magnetic structure includes a magnetic core fiber including a rare earth element and a core transition metal element, and surrounding the magnetic core fiber, and the first shell transition metal element and the second shell Including a magnetic shell containing a transition metal element (exchange-coupling effect) between the magnetic core fiber and the magnetic shell, the dipole interaction of the magnetic core fiber and the magnetic shell ( dipolar interaction).

일 실시 예에 따르면, 상기 섬유형 자성 구조체는 인가되는 필드 값(Oe)에 대한 아래의 <수학식 1>의 값을 나타내는 그래프에서 한 개(one)의 피크(peak)를 나타내는 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the fibrous magnetic structure may include one (one) peak in a graph representing the value of <Equation 1> below with respect to the applied field value (Oe). have.

<수학식 1><Equation 1>

dM/dHdM/dH

(M: Magnetic moments, H: External magnetic field applied)(M: Magnetic moments, H: External magnetic field applied)

일 실시 예에 따르면, 상기 자성 코어 섬유는, 복수의 단결정(single crystal)들이 상기 자성 코어 섬유의 길이 방향으로 직렬 연결된 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the magnetic core fiber may include a plurality of single crystals connected in series in the longitudinal direction of the magnetic core fiber.

일 실시 예에 따르면, 상기 자성 코어 섬유의 직경은, 상기 자성 코어 섬유의 단자구(single-domain) 크기보다 작은 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the diameter of the magnetic core fiber may include a diameter smaller than the size of a single-domain of the magnetic core fiber.

일 실시 예에 따르면, 상기 자성 쉘의 두께는, 상기 자성 코어 섬유의 단자구벽의 폭(domain-wall width)의 2배 보다 작은 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the thickness of the magnetic shell may include less than two times the domain-wall width of the magnetic core fiber.

일 실시 예에 따르면, 상기 자성 쉘은, 상기 자성 코어 섬유 상에 콘포말하게(conformally) 배치된 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the magnetic shell may include a magnetic shell that is conformally disposed on the magnetic core fiber.

일 실시 예에 따르면, 상기 희토류 원소는, La, Ce, Pr, Nd, Sm, 또는 Gd 중 어느 하나를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the rare earth element may include any one of La, Ce, Pr, Nd, Sm, or Gd.

일 실시 예에 따르면, 상기 코어 전이금속 원소, 상기 제1 쉘 전이금속 원소, 및 상기 제2 쉘 전이금속 원소는, Fe, Co, 또는 Ni 중 어느 하나를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the core transition metal element, the first shell transition metal element, and the second shell transition metal element may include any one of Fe, Co, and Ni.

일 실시 예에 따르면, 상기 코어 전이금속 원소는, 상기 제1 쉘 전이금속 원소 또는 상기 제2 쉘 전이금속 원소 중 어느 하나와 같은 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the core transition metal element may include any one of the first shell transition metal element or the second shell transition metal element.

본 발명의 실시 예에 따른 섬유형 자성 구조체는, 자성 코어 섬유, 및 상기 자성 코어 섬유를 둘러싸는 자성 쉘로 구성된 1차원 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 인력에 의한 자가 응집이 예방되고, 형상 이방성(anisotropy) 상수가 증가되며, 상기 자성 코어 섬유 및 상기 자성 쉘 사이의 교환자기결합효과(exchange-coupling effect)가 상기 자성 코어 섬유 및 상기 자성 쉘의 쌍극자 상호작용(dipolar interaction)보다 크게 발현되어, 보자력(coercivity), 최대자기에너지적 등의 자성 특성이 향상된 자성 구조체가 제공될 수 있다. The fibrous magnetic structure according to an embodiment of the present invention may have a one-dimensional shape composed of a magnetic core fiber and a magnetic shell surrounding the magnetic core fiber. Accordingly, self-aggregation due to attractive force is prevented, shape anisotropy constant is increased, and an exchange-coupling effect between the magnetic core fiber and the magnetic shell is caused by the magnetic core fiber and the magnetic shell. A magnetic structure with improved magnetic properties such as coercivity and maximum magnetic energy may be provided, which is greater than that of the dipolar interaction of the shell.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 섬유형 자성 구조체의 제조 방법을 설명하는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 섬유형 자성 구조체의 제조 방법 중 자성 코어 섬유 준비 단계를 구체적으로 설명하는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 섬유형 자성 구조체의 제조 공정을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 섬유형 자성 구조체를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4의 T-T' 단면 중 A 영역을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 섬유형 자성 구조체의 단면을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 자성 코어 섬유를 촬영한 사진이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 자성 코어 섬유의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 비교 예에 따른 구형 자성 구조체와 실시 예에 따른 섬유형 자성 구조체를 비교하는 사진이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 비교 예 및 실시 예에 따른 자성 구조체의 보자력 및 최대자기에너지적을 나타내는 그래프이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 비교 예 및 실시 예에 따른 자성 구조체의 다양한 자성 특성을 비교한 그래프이다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 자성 코어 섬유 및 섬유형 자성 구조체를 촬영한 사진이다.
도 16은 본 발명의 실시 예 1에 따른 섬유형 자성 구조체를 보다 구체적으로 촬영한 사진이다.
도 17은 본 발명의 실시 예 4에 따른 섬유형 자성 구조체를 보다 구체적으로 촬영한 사진이다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 자성 코어 섬유 및 섬유형 자성 구조체의 XRD pattern을 나타내는 그래프이다.
도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 자성 코어 섬유 및 섬유형 자성 구조체의 M-H curve를 나타내는 그래프이다.
도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 섬유형 자성 구조체의 제조 과정 중 FeSO4의 농도의 영향을 나타내는 그래프이다.
도 21은 본 발명의 실시 예 6 및 실시 예 7에 따른 섬유형 자성 구조체를 촬영한 사진이다.
도 22는 본 발명의 실시 예 5 및 실시 예 8에 따른 섬유형 자성 구조체를 촬영한 사진이다.
도 23은 본 발명의 실시 예 5 내지 실시 예 8에 따른 섬유형 자성 구조체의 결정도를 나타내는 그래프이다.
도 24는 본 발명의 실시 예 5 내지 실시 예 8에 따른 섬유형 자성 구조체의 자성 특성을 나타내는 그래프이다.
1 is a flow chart illustrating a method of manufacturing a fibrous magnetic structure according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart specifically illustrating a step of preparing a magnetic core fiber in a method of manufacturing a fibrous magnetic structure according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a manufacturing process of the fibrous magnetic structure according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a fibrous magnetic structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating an area A in the TT' cross-section of FIG.
6 is a view showing a cross section of a fibrous magnetic structure according to another embodiment of the present invention.
7 is a photograph of a magnetic core fiber according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph showing the characteristics of a magnetic core fiber according to an embodiment of the present invention.
9 is a photograph comparing a spherical magnetic structure according to a comparative example of the present invention and a fibrous magnetic structure according to the embodiment.
10 and 11 are graphs showing coercivity and maximum magnetic energy of magnetic structures according to Comparative Examples and Examples of the present invention.
12 and 13 are graphs comparing various magnetic properties of magnetic structures according to Comparative Examples and Examples of the present invention.
14 and 15 are photographs of a magnetic core fiber and a fibrous magnetic structure according to an embodiment of the present invention.
16 is a picture taken in more detail of the fibrous magnetic structure according to Example 1 of the present invention.
17 is a picture taken in more detail of the fibrous magnetic structure according to the fourth embodiment of the present invention.
18 is a graph showing an XRD pattern of a magnetic core fiber and a fibrous magnetic structure according to an embodiment of the present invention.
19 is a graph showing the MH curve of the magnetic core fiber and the fibrous magnetic structure according to an embodiment of the present invention.
20 is a graph showing the effect of the concentration of FeSO 4 during the manufacturing process of the fibrous magnetic structure according to an embodiment of the present invention.
21 is a photograph of a fibrous magnetic structure according to Examples 6 and 7 of the present invention.
22 is a photograph of a fibrous magnetic structure according to Examples 5 and 8 of the present invention.
23 is a graph showing the crystallinity of the fibrous magnetic structure according to Examples 5 to 8 of the present invention.
24 is a graph showing magnetic properties of fibrous magnetic structures according to Examples 5 to 8 of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical idea of the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content may be thorough and complete, and the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In the present specification, when a component is referred to as being on another component, it means that it may be formed directly on the other component or that a third component may be interposed between them. In addition, in the drawings, thicknesses of films and regions are exaggerated for effective description of technical content.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.In addition, in various embodiments of the present specification, terms such as first, second, and third are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another component. Accordingly, what is referred to as a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiment. In addition, in the present specification,'and/or' is used to mean including at least one of the elements listed before and after.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.In the specification, expressions in the singular include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In addition, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, elements, or a combination of the features described in the specification, and one or more other features, numbers, steps, and configurations It is not to be understood as excluding the possibility of the presence or addition of elements or combinations thereof. In addition, in the present specification, "connection" is used to include both indirectly connecting a plurality of constituent elements and direct connecting.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.Further, in the following description of the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 섬유형 자성 구조체의 제조 방법을 설명하는 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 섬유형 자성 구조체의 제조 방법 중 자성 코어 섬유 준비 단계를 구체적으로 설명하는 순서도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 섬유형 자성 구조체의 제조 공정을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 섬유형 자성 구조체를 나타내는 도면이고, 도 5는 도 4의 T-T' 단면 중 A 영역을 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 섬유형 자성 구조체의 단면을 나타내는 도면이다. 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a fibrous magnetic structure according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a detailed description of a step of preparing a magnetic core fiber in a method of manufacturing a fibrous magnetic structure according to an embodiment of the present invention. 3 is a view showing a manufacturing process of a fibrous magnetic structure according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a view showing a fibrous magnetic structure according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is It is a view showing a region A of the TT' cross-section, and FIG. 6 is a view showing a cross section of a fibrous magnetic structure according to another embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 자성 코어 섬유(110)가 준비된다(S100). 일 실시 예에 따르면, 상기 자성 코어 섬유(110) 준비 단계는, 소스 용액 준비 단계(S110), 예비 자성 코어 섬유 제조 단계(S120), 예비 자성 코어 섬유 산화 단계(S130), 및 산화된 예비 자성 코어 섬유 환원 단계(S140)를 포함할 수 있다. 이하, 각 단계에 대해 구체적으로 설명된다. 1 to 5, a magnetic core fiber 110 is prepared (S100). According to an embodiment, the magnetic core fiber 110 preparation step includes a source solution preparation step (S110), a preliminary magnetic core fiber manufacturing step (S120), a preliminary magnetic core fiber oxidation step (S130), and an oxidized premagnetic It may include a core fiber reduction step (S140). Hereinafter, each step will be described in detail.

상기 S110 단계에서는, 소스 용액이 준비된다. 일 실시 예에 따르면, 상기 소스 용액은, 희토류 원소 및 코어 전이금속 원소를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 희토류 원소는 La, Ce, Pr, Nd 또는 Sm 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 희토류 원소는 질산염을 포함할 수 있고, 구체적으로, La(NO3)3·6H2O, La(NO3)3·χH2O, Ce(NO3)3·6H2O, Ce(NO3)5(H3O)2·H2O, Pr(NO3)3·6H2O, Nd(NO3)3·6H2O, Nd(NO3)3·χH2O, Sm(NO3)3·6H2O 중 어느 하나일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 코어 전이금속 원소는 Fe, Ni, 또는 Co 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 코어 전이금속 원소는 질산염을 포함할 수 있고, 구체적으로, Fe(NO3)3·9H2O, Co(NO3)2·6H2O, Ni(NO3)2·6H2O 중 어느 하나일 수 있다. In step S110, a source solution is prepared. According to an embodiment, the source solution may contain a rare earth element and a core transition metal element. According to an embodiment, the rare earth element may include at least one of La, Ce, Pr, Nd, and Sm. For example, the rare earth element may include nitrate, specifically, La(NO 3 ) 3 ·6H 2 O, La(NO 3 ) 3 ·χH 2 O, Ce(NO 3 ) 3 ·6H 2 O , Ce(NO 3 ) 5 (H 3 O) 2 ·H 2 O, Pr(NO 3 ) 3 ·6H 2 O, Nd(NO 3 ) 3 ·6H 2 O, Nd(NO 3 ) 3 ·χH 2 O , Sm(NO 3 ) 3 · 6H 2 O may be any one of. According to an embodiment, the core transition metal element may include at least one of Fe, Ni, and Co. For example, the core transition metal element may include nitrate, specifically, Fe(NO 3 ) 3 ·9H 2 O, Co(NO 3 ) 2 ·6H 2 O, Ni(NO 3 ) 2 ·6H It may be any one of 2 O.

상기 소스 용액은 고분자 물질, 첨가제, 및 용매를 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 고분자 물질은 PVP(Polyvinylpyrrolidone), PAN(Polyacrylonitrile), PVAc(Poly(vinyl acetate)), PVB(Polyvinylbutyral), PVA(Poly(vinyl alcohol)) 또는 PEO(Polyethylene oxide) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 첨가제는 구연산(Citric acid, C6H8O7)일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 용매는 증류수 및 에탄올(ethanol)의 혼합 용액일 수 있다.The source solution may further include a polymer material, an additive, and a solvent. According to an embodiment, the polymer material is at least one of PVP (Polyvinylpyrrolidone), PAN (Polyacrylonitrile), PVAc (Poly (vinyl acetate)), PVB (Polyvinylbutyral), PVA (Poly (vinyl alcohol)) or PEO (Polyethylene oxide). It can contain either. According to an embodiment, the additive may be citric acid (C 6 H 8 O 7 ). According to an embodiment, the solvent may be a mixed solution of distilled water and ethanol.

예를 들어, 상기 소스 용액은 DI water에 Sm(NO3)36H2O, Co(NO3)26H2O, 0.3 wt%의 PVP(polyvinylpyrrolidone), 1.0M의 Citric acid anhydrous을 혼합하고, 6시간 동안 교반하여 제조될 수 있다. For example, the source solution is a mixture of Sm(NO 3 ) 3 6H 2 O, Co(NO 3 ) 2 6H 2 O, 0.3 wt% of PVP (polyvinylpyrrolidone), 1.0 M of Citric acid anhydrous in DI water, It can be prepared by stirring for 6 hours.

상기 S120 단계에서는, 상기 소스 용액이 전기 방사되어 예비 자성 코어 섬유가 제조된다. 일 실시 예에 따르면, 주사기(syringe) 안에 상기 소스 용액이 주입되고, 주사기 펌프를 이용하여 상기 나노 섬유가 방사될 수 있다. 상기 주사기 팁과 방사된 상기 나노 섬유가 포집되는 포집기(collector)는 10~20cm 이격되고, 상기 주사기 펌프는 0~0.5 mL/h의 속도로 상기 나노 섬유를 방사할 수 있다. 예를 들어, 상기 주사기 펌프에 20kV의 전압을 인가하여 0.3 mL/h의 속도로 상기 나노 섬유를 방사하되, 상기 주사기 팁과 상기 포집기 사이의 거리는 15 cm일 수 있다. In the step S120, the source solution is electrospun to prepare a preliminary magnetic core fiber. According to an embodiment, the source solution may be injected into a syringe, and the nanofibers may be spun using a syringe pump. The syringe tip and a collector in which the spun nanofibers are collected are spaced apart from 10 to 20 cm, and the syringe pump may spun the nanofibers at a rate of 0 to 0.5 mL/h. For example, a voltage of 20 kV is applied to the syringe pump to spun the nanofibers at a rate of 0.3 mL/h, but the distance between the syringe tip and the collector may be 15 cm.

일 실시 예에 따르면, 상기 예비 자성 코어 섬유의 직경은 상기 소스 용액의 점도를 조절하여 제어될 수 있다. 상기 소스 용액의 점도는, 상기 희토류 원소 및 상기 코어 전이금속 원소 대비 상기 고분자 물질의 상대적인 양에 따라 조절될 수 있다. 구체적으로, 상기 희토류 원소 및 상기 코어 전이금속 원소 대비 상기 고분자 물질의 양이 증가하는 경우, 점도가 증가되어, 상기 예비 자성 코어 섬유의 직경이 증가할 수 있다. 또는, 상기 희토류 원소 및 상기 코어 전이금속 원소 대비 상기 고분자 물질의 양이 감소하는 경우, 점도가 감소되어, 상기 예비 자성 코어 섬유의 직경이 감소할 수 있다. According to an embodiment, the diameter of the preliminary magnetic core fiber may be controlled by adjusting the viscosity of the source solution. The viscosity of the source solution may be adjusted according to the relative amount of the polymer material relative to the rare earth element and the core transition metal element. Specifically, when the amount of the polymer material increases relative to the rare earth element and the core transition metal element, the viscosity increases, and thus the diameter of the preliminary magnetic core fiber may increase. Alternatively, when the amount of the polymer material is decreased compared to the rare earth element and the core transition metal element, the viscosity is decreased, so that the diameter of the preliminary magnetic core fiber may be decreased.

상기 S130 단계에서는, 상기 예비 자성 코어 섬유가 산화될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 예비 자성 코어 섬유는, 열처리되어 산화될 수 있다. 예를 들어, 상기 예비 자성 코어 섬유는, 대기(air) 중에서 700℃의 온도로 열처리될 수 있다. In the step S130, the preliminary magnetic core fiber may be oxidized. According to an embodiment, the preliminary magnetic core fiber may be oxidized by heat treatment. For example, the preliminary magnetic core fiber may be heat-treated at a temperature of 700° C. in air.

상기 S140 단계에서는, 산화된 상기 예비 자성 코어 섬유가 환원될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 예비 자성 코어 섬유는, 환원제와 혼합된 후 열처리되어 환원될 수 있다. 예를 들어, 상기 환원제는 칼슘(Ca) 또는 수소화칼슘(CaH2) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 예비 자성 코어 섬유는 700℃의 온도에서 3시간 동안 열처리될 수 있다. 최종적으로 환원된 상기 예비 자성 코어 섬유가 린싱(rinsing)되어, 실시 예에 따른 상기 자성 코어 섬유(magnetic core fiber, 110)가 제조될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 자성 코어 섬유(110)는 강자성(hard magnetism)을 가질 수 있다. In the step S140, the oxidized preliminary magnetic core fiber may be reduced. According to an embodiment, the preliminary magnetic core fiber may be reduced by heat treatment after being mixed with a reducing agent. For example, the reducing agent may include either calcium (Ca) or calcium hydride (CaH 2 ). For example, the preliminary magnetic core fiber may be heat-treated at a temperature of 700° C. for 3 hours. Finally, the reduced preliminary magnetic core fiber is rinsed, so that the magnetic core fiber 110 according to the embodiment may be manufactured. According to an embodiment, the magnetic core fiber 110 may have hard magnetism.

결과적으로, 상기 실시 예에 따른 자성 코어 섬유(110)는 상기 희토류 원소 및 상기 코어 전이금속 원소의 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 자성 코어 섬유(110)는 Sm2Co7, Sm2Co17, SmCo7, SmCo3, SmCo5, 또는 SmCo12 중 적어도 어느 하나의 화합물 구조를 가질 수 있다. 이와 달리, 다른 예를 들어, 상기 자성 코어 섬유(110)는 Smx(Co, N)y(C, B, Zr, Cu, Hf, Nb, Ti, M)z (x,y>0 / N: 코발트를 제외한 전이금속 원소 중 어느 하나, M: 주어진 화학식 내 원소 및 N을 제외한 주기율표 상 원소 중 하나)의 화합물 구조를 가질 수 있다. 이와 달리, 또 다른 예를 들어, 상기 자성 코어 섬유(110)는 Nd-Fe-B 계 합금, Sm-Fe-N계 합금 등의 화합물 구조를 가질 수 있다. 이 밖에도, 상기 자성 코어 섬유(110)는 강자성(hard magnetism)을 갖는 다양한 화합물 구조를 포함할 수 있다. 상기 자성 코어 섬유(110)의 화합물 구조는 제한되지 않는다. As a result, the magnetic core fiber 110 according to the embodiment may include a compound of the rare earth element and the core transition metal element. For example, the magnetic core fiber 110 may have a compound structure of at least one of Sm 2 Co 7 , Sm 2 Co 17 , SmCo 7 , SmCo 3 , SmCo 5 , or SmCo 12 . In contrast, for another example, the magnetic core fiber 110 is Sm x (Co, N) y (C, B, Zr, Cu, Hf, Nb, Ti, M) z (x,y>0 / N : Any one of the transition metal elements excluding cobalt, M: one of the elements in the given chemical formula and one of the elements on the periodic table excluding N). Alternatively, for another example, the magnetic core fiber 110 may have a compound structure such as an Nd-Fe-B-based alloy or an Sm-Fe-N-based alloy. In addition, the magnetic core fiber 110 may include various compound structures having hard magnetism. The compound structure of the magnetic core fiber 110 is not limited.

일 실시 예에 따르면, 상기 자성 코어 섬유(110)는 도 5에 도시된 바와 같이 복수의 단결정(single crystal, 110sc)들이 상기 자성 코어 섬유(110)의 길이 방향으로 직렬 연결된 구조를 가질 수 있다. 이와 달리, 다른 실시 예에 따르면, 상기 자성 코어 섬유(110)는 도 6에 도시된 바와 같이 다결정(polycrystalline) 구조를 가질 수 있다. According to an embodiment, the magnetic core fiber 110 may have a structure in which a plurality of single crystals 110sc are connected in series in the longitudinal direction of the magnetic core fiber 110 as shown in FIG. 5. Alternatively, according to another embodiment, the magnetic core fiber 110 may have a polycrystalline structure as shown in FIG. 6.

상기 자성 코어 섬유(110) 상에 촉매 입자가 배치될 수 있다(S200). 일 실시 예에 따르면, 상기 촉매 입자는 제1 금속 촉매 및 제2 금속 촉매가 반응되어 형성된 것일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 금속 촉매는 주석(Sn)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 금속 촉매는 SnCl2일 수 있다. 이와 달리, 상기 제2 금속 촉매는 팔라듐(Pd)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 금속 촉매는 PdCl2일 수 있다. 이에 따라, 상기 촉매 입자는 Pd-Sn을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 자성 코어 섬유(110)가 SnCl22H2O 및 HCl(35~37 %)이 혼합된 용액 내에 5분 동안 침지된 후, PdCl2 및 HCl이 혼합된 용액 내에 최소 2분 동안 침지되어, 상기 자성 코어 섬유(110) 상에 상기 촉매 입자(Pd-Sn)가 형성될 수 있다. Catalyst particles may be disposed on the magnetic core fiber 110 (S200). According to an embodiment, the catalyst particles may be formed by reacting a first metal catalyst and a second metal catalyst. According to an embodiment, the first metal catalyst may include tin (Sn). For example, the first metal catalyst may be SnCl 2 . Alternatively, the second metal catalyst may include palladium (Pd). For example, the second metal catalyst may be PdCl 2 . Accordingly, the catalyst particles may include Pd-Sn. More specifically, the magnetic core fiber 110 is immersed in a solution of SnCl 2 2H 2 O and HCl (35-37%) for 5 minutes, and then in a solution of PdCl 2 and HCl for at least 2 minutes. By being immersed, the catalyst particles (Pd-Sn) may be formed on the magnetic core fiber 110.

상기 촉매 입자가 배치된 상기 자성 코어 섬유(110)에 베이스 소스가 제공되어 자성 쉘(magnetic shell, 120)이 형성될 수 있다(S300). 일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 소스는 무전해도금(eletroless plating process) 방법으로 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 자성 코어 섬유(110), 및 상기 자성 쉘(120)을 포함하는 섬유형 자성 구조체(100)가 제조될 수 있다. A base source may be provided to the magnetic core fiber 110 on which the catalyst particles are disposed, so that a magnetic shell 120 may be formed (S300). According to an embodiment, the base source may be provided by an electroless plating process. Accordingly, a fibrous magnetic structure 100 including the magnetic core fiber 110 and the magnetic shell 120 may be manufactured.

상기 베이스 소스는 제1 전구체 및 제2 전구체를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 전구체는 제1 쉘 전이금속 원소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 쉘 전이금속 원소는 Fe, Co, 또는 Ni 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전구체는 FeSO4를 포함할 수 있다. 이와 달리, 상기 제2 전구체는 제2 쉘 전이금속 원소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 쉘 전이금속 원소는 Fe, Co, 또는 Ni 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 전구체는 CoSO3를 포함할 수 있다. 즉, 상기 제1 쉘 전이금속 원소는 상기 제2 쉘 전이금속 원소와 다를 수 있다. 반면, 상기 코어 전이금속 원소는 상기 제2 쉘 전이금속 원소와 같을 수 있다. The base source may include a first precursor and a second precursor. According to an embodiment, the first precursor may include a first shell transition metal element. For example, the first shell transition metal element may include any one of Fe, Co, or Ni. For example, the first precursor may include FeSO 4 . Alternatively, the second precursor may include a second shell transition metal element. For example, the second shell transition metal element may include any one of Fe, Co, or Ni. For example, the second precursor may include CoSO 3 . That is, the first shell transition metal element may be different from the second shell transition metal element. On the other hand, the core transition metal element may be the same as the second shell transition metal element.

상기 베이스 소스는 착화제(Complexing agent), 환원제, pH 조절제, 및 버퍼(buffer)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 착화제는 Na3C6H5O72H2O 일 수 있다. 상기 환원제는, NaH2PO2H2O일 수 있다. 상기 pH 조절제는 NaOH일 수 있다. 상기 버퍼는 (NH4)2SO4일 수 있다. The base source may further include a complexing agent, a reducing agent, a pH adjusting agent, and a buffer. For example, the complexing agent may be Na 3 C 6 H 5 O 7 2H 2 O. The reducing agent may be NaH 2 PO 2 H 2 O. The pH adjusting agent may be NaOH. The buffer may be (NH 4 ) 2 SO 4 .

보다 구체적인 예를 들어, 상기 베이스 소스는 0.2M 농도의 FeSO47H2O, 0.09M 농도의 CoSO37H2O, 0.3M 농도의 Na3C6H5O72H2O, 0.25M 농도의 NaH2PO2H2O, 0.1M 농도의 (NH4)2SO4, 및 NaOH가 혼합되어 제조될 수 있다. For a more specific example, the base source is 0.2M concentration of FeSO 4 7H 2 O, 0.09M concentration of CoSO 3 7H 2 O, 0.3M concentration of Na 3 C 6 H 5 O 7 2H 2 O, 0.25M concentration NaH 2 PO 2 H 2 O, 0.1M concentration of (NH 4 ) 2 SO 4 , and NaOH can be prepared by mixing.

상술된 바와 같이, 상기 베이스 소스는 무전해도금 방법으로 상기 자성 코어 섬유(110)에 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 소스 내에 상기 자성 코어(110)가 침지될 수 있다. 이 경우, 상기 촉매 입자에 의하여, 상기 제1 쉘 전이금속 원소 및 상기 제2 쉘 전이금속 원소가 반응될 수 있다. 이에 따라, 상기 자성 코어 섬유(110)를 둘러싸는 상기 자성 쉘(120)이 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 자성 쉘(120)은 연자성(soft magnetism)을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 자성 쉘(120)은 Fe11Co5 화합물 구조를 포함할 수 있다. 이 밖에도, 상기 자성 쉘(120)은 연자성을 갖는 다양한 화합물 구조를 포함할 수 있다. 상기 자성 쉘(120)의 화합물 구조는 제한되지 않는다. As described above, the base source may be provided to the magnetic core fiber 110 by an electroless plating method. According to an embodiment, the magnetic core 110 may be immersed in the base source. In this case, by the catalyst particles, the first shell transition metal element and the second shell transition metal element may react. Accordingly, the magnetic shell 120 surrounding the magnetic core fiber 110 may be formed. According to an embodiment, the magnetic shell 120 may have soft magnetism. For example, the magnetic shell 120 may include an Fe 11 Co 5 compound structure. In addition, the magnetic shell 120 may include various compound structures having soft magnetic properties. The compound structure of the magnetic shell 120 is not limited.

일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 소스의 도금 시간이 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스 소스는 20분 미만의 시간 동안 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 자성 쉘(120)은, 상기 자성 코어 섬유(110)를 콘포말하게(conformally) 덮을 수 있다. 이로 인해, 상기 실시 예에 따른 섬유형 자성 구조체(100)는, 상기 자성 코어 섬유(110) 및 상기 자성 쉘(120) 사이의 교환자기결합효과(exchange-coupling effect)가, 상기 자성 코어 섬유(110) 및 상기 자성 쉘(120)의 쌍극자 상호작용(dipolar interaction) 보다 크게 나타날 수 있다. According to an embodiment, the plating time of the base source may be controlled. For example, the base source may be provided for less than 20 minutes. Accordingly, the magnetic shell 120 may conformally cover the magnetic core fiber 110. For this reason, the fibrous magnetic structure 100 according to the embodiment has an exchange-coupling effect between the magnetic core fiber 110 and the magnetic shell 120, and the magnetic core fiber ( 110) and the magnetic shell 120 may be larger than the dipolar interaction.

이와 달리, 상기 베이스 소스가 20분 초과의 시간 동안 제공되는 경우(20분 초과의 시간 동안 무전해 도금이 수행되는 경우), 상기 제1 쉘 전이금속 원소 및 상기 제2 쉘 전이금속 원소의 화합물은, 도금층뿐만 아니라 독립적인 결정성 입자 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 자성 코어 섬유(110) 및 상기 결정성 입자의 쌍극자 상호작용(dipolar interaction)이, 상기 자성 코어 섬유(110) 및 상기 결정성 입자 사이의 교환자기결합효과(exchange-coupling effect) 보다 크게 나타날 수 있다. In contrast, when the base source is provided for a time period of more than 20 minutes (when electroless plating is performed for a time period of more than 20 minutes), the compound of the first shell transition metal element and the second shell transition metal element , It can be formed in the form of independent crystalline particles as well as the plating layer. In this case, the dipolar interaction between the magnetic core fiber 110 and the crystalline particles is more than an exchange-coupling effect between the magnetic core fiber 110 and the crystalline particles. It can appear large.

경자성 구조체 및 연자성 구조체가 혼합된 구조체에 있어, 경자성 구조체와 연자성 구조체 사이에 교환자기결합효과가 발생되는 경우, 보자력(coercive force), 최대자기에너지적(BHmax) 등의 자성 특성이 향상될 수 있다. 하지만, 경자성 구조체와 연자성 구조체 각각의 쌍극자 상호작용(dipolar interaction)이 우세하게 발생되는 경우, 경자성 구조체와 연자성 구조체 사이의 교환자기결합효과가 감소되므로 자성 특성이 감소될 수 있다. Magnetic properties such as coercive force and maximum magnetic energy (BH max ) when an exchange magnetic coupling effect occurs between the hard magnetic structure and the soft magnetic structure in a structure in which a hard magnetic structure and a soft magnetic structure are mixed This can be improved. However, when the dipolar interaction of each of the hard magnetic structure and the soft magnetic structure occurs predominantly, the magnetic properties may be reduced because the exchange magnetic coupling effect between the hard magnetic structure and the soft magnetic structure is reduced.

경자성 구조체 및 연자성 구조체 사이의 교환자기결합효과와 경자성 구조체 및 연자성 구조체의 쌍극자 상호장용의 크기는, 인가되는 필드 값(Oe)에 대한 아래의 <수학식 1>의 값을 나타내는 그래프에서 나타내는 피크(peak)의 개수로 판단될 수 있다. The exchange magnetic coupling effect between the hard magnetic structure and the soft magnetic structure and the size of the dipole mutual field of the hard magnetic structure and the soft magnetic structure are a graph showing the value of <Equation 1> below with respect to the applied field value (Oe) It can be determined by the number of peaks represented by.

<수학식 1><Equation 1>

dM/dHdM/dH

(M: Magnetic moments, H: External magnetic field applied)(M: Magnetic moments, H: External magnetic field applied)

예를 들어, 경자성 구조체 및 연자성 구조체 사이의 교환자기결합효과가 경자성 구조체 및 연자성 구조체의 쌍극자 상호작용보다 크게 나타나는 경우, 상술된 그래프에서 한 개(one)의 피크가 나타날 수 있다. 이와 달리, 경자성 구조체 및 연자성 구조체의 쌍극자 상호작용이 경자성 구조체 및 연자성 구조체 사이의 교환자기결합효과보다 크게 나타나는 경우, 상술된 그래프에서 2개의 피크가 나타날 수 있다. For example, when the exchange magnetic coupling effect between the hard magnetic structure and the soft magnetic structure is larger than the dipole interaction of the hard magnetic structure and the soft magnetic structure, one peak may appear in the above-described graph. In contrast, when the dipole interaction of the hard magnetic structure and the soft magnetic structure is greater than the exchange magnetic coupling effect between the hard magnetic structure and the soft magnetic structure, two peaks may appear in the above-described graph.

결과적으로, 상기 실시 예에 따른 섬유형 자성 구조체의 제조 방법은, 상기 베이스 소스의 도금 시간을 20분 미만으로 제어하여, 상기 자성 코어 섬유(110) 및 상기 자성 쉘(120) 사이의 교환자기결합효과(exchange-coupling effect)가, 상기 자성 코어 섬유(110) 및 상기 자성 쉘(120)의 쌍극자 상호작용(dipolar interaction) 보다 크게 나타나게 함으로써, 보자력(coercive force), 최대자기에너지적(BHmax) 등의 자성 특성을 향상시킬 수 있다. As a result, the method of manufacturing a fibrous magnetic structure according to the embodiment, by controlling the plating time of the base source to less than 20 minutes, exchange magnetic coupling between the magnetic core fiber 110 and the magnetic shell 120 By making the exchange-coupling effect appear larger than the dipolar interaction of the magnetic core fiber 110 and the magnetic shell 120, coercive force and maximum magnetic energy (BH max ) Magnetic properties such as can be improved.

또한, 상기 자성 코어 섬유(110)의 직경(Dc)은 상기 자성 코어 섬유(110)의 단자구 크기(single-domain, Ds)보다 작고, 상기 자성 쉘(120)의 두께(TK)는 상기 자성 코어 섬유(110)의 단자구벽의 폭(domain-wall width)의 2배 보다 작을 수 있다. 이 경우, 상기 자성 코어 섬유(110) 및 상기 자성 쉘(120) 사이의 교환자기결합효과(exchange-coupling effect)가, 상기 자성 코어 섬유(110) 및 상기 자성 쉘(120)의 쌍극자 상호작용(dipolar interaction) 보다 클 수 있다. 상기 단자구벽의 폭은, 서로 인접한 상기 단결정(110sc)의 마주보는 측벽 사이의 거리로 정의될 수 있다. In addition, the diameter (D c ) of the magnetic core fiber 110 is smaller than the terminal size (single-domain, D s ) of the magnetic core fiber 110, and the thickness (T K ) of the magnetic shell 120 May be less than twice the domain-wall width of the magnetic core fiber 110. In this case, the exchange-coupling effect between the magnetic core fiber 110 and the magnetic shell 120 is a dipole interaction between the magnetic core fiber 110 and the magnetic shell 120 ( dipolar interaction). The width of the terminal sphere wall may be defined as a distance between facing sidewalls of the single crystals 110sc adjacent to each other.

일 실시 예에 따르면, 상기 자성 쉘(120)의 두께(TK)는 상기 베이스 소스의 도금 시간에 따라 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스 소스의 도금 시간이 5분으로 제어되는 경우, 상기 자성 쉘(120)의 두께(TK)는 10nm~15nm로 제어될 수 있다. 이와 달리, 상기 베이스 소스의 도금 시간이 10분으로 제어되는 경우, 상기 자성 쉘(120)의 두께(TK)는 15nm~25nm로 제어될 수 있다. 이와 달리, 상기 베이스 소스의 도금 시간이 15분으로 제어되는 경우, 상기 자성 쉘(120)의 두께(TK)는 25nm~35nm로 제어될 수 있다. 이와 달리, 상기 베이스 소스의 도금 시간이 20분으로 제어되는 경우, 상기 자성 쉘(120)의 두께(TK)는 40nm 초과로 제어될 수 있다. According to an embodiment, the thickness T K of the magnetic shell 120 may be controlled according to the plating time of the base source. For example, when the plating time of the base source is controlled to 5 minutes, the thickness T K of the magnetic shell 120 may be controlled to 10 nm to 15 nm. In contrast, when the plating time of the base source is controlled to be 10 minutes, the thickness T K of the magnetic shell 120 may be controlled to be 15 nm to 25 nm. In contrast, when the plating time of the base source is controlled to 15 minutes, the thickness T K of the magnetic shell 120 may be controlled to 25 nm to 35 nm. In contrast, when the plating time of the base source is controlled to be 20 minutes, the thickness T K of the magnetic shell 120 may be controlled to be greater than 40 nm.

상술된 바와 같이, 상기 실시 예에 따른 섬유형 자성 구조체(100)는, 상기 자성 코어 섬유(110) 및 상기 자성 쉘(120) 사이의 교환자기결합효과(exchange-coupling effect)가 상기 자성 코어 섬유(110) 및 상기 자성 쉘(120)의 쌍극자 상호작용(dipolar interaction) 보다 크기 위해 상기 베이스 소스의 도금 시간이 20분 미만으로 제어됨에 따라, 상기 자성 쉘(120)의 두께는 40nm 이하로 제어될 수 있다. As described above, in the fibrous magnetic structure 100 according to the embodiment, an exchange-coupling effect between the magnetic core fiber 110 and the magnetic shell 120 is the magnetic core fiber. As the plating time of the base source is controlled to be less than 20 minutes to be greater than the dipolar interaction of (110) and the magnetic shell 120, the thickness of the magnetic shell 120 is controlled to be 40 nm or less. I can.

일 실시 예에 따르면, 상기 섬유형 자성 구조체(100)의 자성 특성을 향상시키기 위하여, 상기 베이스 소스의 pH 및 온도가 제어될 수 있다. 구체적으로, 상기 자성 코어 섬유(110)에 도금되는 상기 베이스 소스의 pH는 8 초과 12 미만으로 제어될 수 있다. 또한, 상기 자성 코어 섬유(110)에 도금되는 상기 베이스 소스의 온도는 70℃ 초과 90℃ 미만으로 제어될 수 있다. According to an embodiment, in order to improve the magnetic properties of the fibrous magnetic structure 100, the pH and temperature of the base source may be controlled. Specifically, the pH of the base source plated on the magnetic core fiber 110 may be controlled to be greater than 8 and less than 12. In addition, the temperature of the base source plated on the magnetic core fiber 110 may be controlled to be greater than 70°C and less than 90°C.

이와 달리, 상기 베이스 소스의 pH가 8이하인 경우 상기 자성 코어 섬유(110)에 도금층이 형성되지 못하는 문제점이 발생될 수 있다. 반면, 상기 베이스 소스의 pH가 12 이상인 경우, 상기 제1 쉘 전이금속 원소 및 상기 제2 쉘 전이금속 원소의 화합물은, 도금층뿐만 아니라 독립적인 결정성 입자 형태로 형성되는 문제점이 발생될 수 있다. In contrast, when the pH of the base source is 8 or less, there may be a problem that a plating layer is not formed on the magnetic core fiber 110. On the other hand, when the pH of the base source is 12 or higher, the compound of the first shell transition metal element and the second shell transition metal element may be formed in the form of independent crystalline particles as well as a plating layer.

종래의 비희토류계 기반 스프링자석은 실제 산업에서 가장 많이 활용되는 고에너지 밀도의 희토류 자석을 대체하기 어렵다. 또한, 볼 밀링 등 단순 혼합에 의해 제조되는 스프링자석은 적층구조 또는 코어-쉘 구조를 갖는 스프링자석 대비 경자성연자성 두 개의 상이 상호작용을 하는 부분이 매우 제한적이므로 자기적 특성을 향상시킬 정도의 효율적인 자기교환결합효과를 기대하기 어려운 문제점이 있다. The conventional non-rare earth based spring magnet is difficult to replace the high energy density rare earth magnet that is most widely used in the actual industry. In addition, spring magnets manufactured by simple mixing such as ball milling are more efficient than spring magnets having a stacked structure or core-shell structure because the interaction between the two hard magnetic soft magnetics is very limited. There is a problem that it is difficult to expect a self-exchange coupling effect.

또한, 코어-쉘 구조를 갖도록 경자성체에 연자성체를 도금하는 종래의 기술은, 코어 구조체가 0차원(예, 구형 입자) 구조를 가짐에 따라, 제조 과정에서 자기적 인력에 의해 자가 응집(self-aggregation)이 발생될 수 있다. 이에 따라, 고르지 못한 도금 결과와 자성 특성의 저하가 유발되는 문제점이 있었다. 도금 공정이외의 방법으로 코어-쉘 구조를 제조하기 위해, 졸-겔(sol-gel) 공정이 이용되지만, 구조체 크기 제어가 매우 까다롭기 때문에 자기교환결합 성립이 극히 어렵다는 문제점이 있다. 뿐만 아니라, 2차원의 복합 자석구조(예, 필름)는 대량상산에 적합하지 못하므로 실질적인 적용이 어렵다는 문제점이 있었다. In addition, the conventional technique of plating a soft magnetic material on a hard magnetic material to have a core-shell structure, as the core structure has a 0-dimensional (eg, spherical particle) structure, self-aggregation by magnetic attraction in the manufacturing process (self -aggregation) may occur. Accordingly, there is a problem in that uneven plating results and magnetic properties are deteriorated. In order to manufacture the core-shell structure by a method other than the plating process, a sol-gel process is used, but there is a problem in that it is extremely difficult to establish a self-exchange bond because the structure size control is very difficult. In addition, the two-dimensional composite magnet structure (eg, film) has a problem that practical application is difficult because it is not suitable for mass production.

하지만, 본 발명의 실시 예에 따른 섬유형 자성 구조체(100)는, 상기 자성 코어 섬유(110), 및 상기 자성 코어 섬유(110)를 둘러싸는 상기 자성 쉘(120)로 구성된 1차원 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 인력에 의한 자가 응집이 예방되고, 형상 이방성(anisotropy) 상수가 증가되며, 상기 자성 코어 섬유(110) 및 상기 자성 쉘(120) 사이의 교환자기결합효과(exchange-coupling effect)가 상기 자성 코어 섬유 및 상기 자성 쉘의 쌍극자 상호작용(dipolar interaction)보다 크게 발현되어, 보자력(coercivity), 최대자기에너지적 등의 자성 특성이 향상된 자성 구조체가 제공될 수 있다. However, the fibrous magnetic structure 100 according to the embodiment of the present invention has a one-dimensional shape composed of the magnetic core fiber 110 and the magnetic shell 120 surrounding the magnetic core fiber 110. I can. Accordingly, self-aggregation due to attraction is prevented, shape anisotropy constant is increased, and the exchange-coupling effect between the magnetic core fiber 110 and the magnetic shell 120 is increased. A magnetic structure with improved magnetic properties such as coercivity and maximum magnetic energy may be provided, which is greater than the dipolar interaction of the magnetic core fiber and the magnetic shell.

이상, 본 발명의 실시 예에 따른 자성 섬유 및 그 제조 방법이 설명되었다. 이하, 본 발명의 실시 예에 따른 자성 섬유 및 그 제조 방법의 구체적인 실험 예 및 특성 평가 결과가 설명된다.In the above, a magnetic fiber and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention have been described. Hereinafter, specific experimental examples and characteristic evaluation results of the magnetic fiber and its manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described.

실시 예에 따른 자성 코어 섬유 제조Magnetic core fiber manufacturing according to the embodiment

Di water에 Sm(NO3)36H2O, Co(NO3)26H2O, 0.3 wt%의 PVP(polyvinylpyrrolidone), 1.0M의 Citric acid anhydrous을 혼합하고, 6시간 동안 교반하여 소스 용액을 제조하였다. 제조된 소스 용액을 12mL 용량의 30-gauge 주사기에 주입하고, 주사기 펌프에 20kV의 전압을 인가하여, 0.3 mL/h의 속도로 방사하여 예비 자성 코어 섬유를 제조하였다. Mix Sm(NO 3 ) 3 6H 2 O, Co(NO 3 ) 2 6H 2 O, 0.3 wt% of PVP (polyvinylpyrrolidone) and 1.0 M of Citric acid anhydrous in Di water, and stir for 6 hours to prepare the source solution. Was prepared. The prepared source solution was injected into a 12 mL 30-gauge syringe, a voltage of 20 kV was applied to the syringe pump, and spun at a rate of 0.3 mL/h to prepare a preliminary magnetic core fiber.

이후, 예비 자성 코어 섬유를 대기 중에서 700℃의 온도로 열처리하여 예비 자성 코어 섬유를 산화시키고, 이를 CaH2와 혼합한 후 700℃의 온도에서 3시간 동안 열처리하여 환원시켰다. 최종적으로 환원된 예비 자성 코어 섬유를 0.1 M 농도의 NH4Cl/메탄올 용액으로 린싱(rinsing)하여 Sm2Co17의 구조를 갖는 실시 예에 따른 자성 코어 섬유(magnet core fiber)를 제조하였다. Thereafter, the preliminary magnetic core fiber was heat-treated at a temperature of 700° C. in the air to oxidize the pre-magnetic core fiber, mixed with CaH 2, and then heat-treated at a temperature of 700° C. for 3 hours to reduce. Finally, the reduced preliminary magnetic core fiber was rinsed with a 0.1 M concentration of NH 4 Cl/methanol solution to prepare a magnetic core fiber according to an embodiment having a structure of Sm 2 Co 17 .

실시 예에 따른 섬유형 자성 구조체 제조Fabrication of the fibrous magnetic structure according to the embodiment

상술된 실시 예에 따른 자성 코어 섬유를 SnCl22H2O 및 HCl(35~37 %)이 혼합된 용액 내에 5분 동안 침지시켜 Sensitization 시킨 후, PdCl2 및 HCl이 혼합된 용액 내에 최소 2분 동안 침지시킨 후, DI water로 rinsing하여 자성 코어 섬유를 활성화시켰다. The magnetic core fiber according to the above-described embodiment was immersed in a solution of SnCl 2 2H 2 O and HCl (35-37%) for 5 minutes for sensitization, and then in a solution of PdCl 2 and HCl for at least 2 minutes. After immersion, the magnetic core fiber was activated by rinsing with DI water.

0.2M 농도의 FeSO47H2O, 0.09M 농도의 CoSO37H2O, 0.3M 농도의 Na3C6H5O72H2O, 0.25M 농도의 NaH2PO2H2O, 0.1M 농도의 (NH4)2SO4, 및 NaOH가 혼합된 베이스 소스가 준비된다. 0.2M concentration of FeSO 4 7H 2 O, 0.09M concentration of CoSO 3 7H 2 O, 0.3M concentration of Na 3 C 6 H 5 O 7 2H 2 O, 0.25M concentration of NaH 2 PO 2 H 2 O, 0.1M A base source in which the concentration of (NH 4 ) 2 SO 4 , and NaOH is mixed is prepared.

준비된 베이스 소스에 활성화된 자성 코어 섬유를 침지시켜 무전해도금(Electroless plating process) 방법으로, 자성 코어 섬유에 FeCo를 갖는 자성 쉘(magnet shell)을 코팅하고, DI water 와 메탄올이 혼합된 용액으로 rinsing하여 실시 예에 따른 섬유형 자성 구조체를 제조하였다. By immersing the activated magnetic core fiber in the prepared base source, it is an electroless plating process. The magnetic core fiber is coated with a magnetic shell containing FeCo, followed by rinsing with a solution of DI water and methanol. Thus, a fibrous magnetic structure according to the embodiment was manufactured.

또한, 상술된 섬유형 자성 구조체의 제조과정에서, 무전해도금 시간, 무전해도금 온도, 베이스 소스의 pH를 달리하여 서로 다른 실시 예에 따른 섬유형 자성 구조체를 복수로 제조하였다. 제조된 섬유형 자성 구조체의 구체적인 조건은 아래의 <표 1>을 통해 정리된다. In addition, in the manufacturing process of the fibrous magnetic structure described above, a plurality of fibrous magnetic structures according to different embodiments were manufactured by varying the electroless plating time, the electroless plating temperature, and the pH of the base source. Specific conditions of the manufactured fibrous magnetic structure are summarized through <Table 1> below.

구분division 도금 시간 (min)Plating time (min) 도금 온도Plating temperature 베이스 소스 pHBase source pH 실시 예 1Example 1 55 70℃70℃ 99 실시 예 2Example 2 1010 70℃70℃ 99 실시 예 3Example 3 1515 70℃70℃ 99 실시 예 4Example 4 2020 70℃70℃ 99 실시 예 5Example 5 1515 50℃50℃ 99 실시 예 6Example 6 1515 70℃70℃ 99 실시 예 7Example 7 1515 80℃80℃ 99 실시 예 8Example 8 1515 90℃90℃ 99

비교 예에 따른 자성 코어 입자 제조Preparation of magnetic core particles according to comparative examples

Sm(NO3)6H2O 및 Co(NO3)26H2O를 포함하는 소스 용액을 이용하여 Sm2Co17구조의 비교 예에 따른 자성 코어 입자(magnetic core particle)를 제조하였다. Using a source solution containing Sm(NO 3 )6H 2 O and Co(NO 3 ) 2 6H 2 O, magnetic core particles according to the comparative example of the Sm2Co17 structure were prepared.

비교 예에 따른 구형 자성 구조체 제조Manufacture of spherical magnetic structure according to comparative example

상술된 비교 예에 따른 자성 코어 입자에 상술된 실시 예에 따른 섬유형 자성 구조체의 제조 방법을 수행하여, Sm2Co17 자성 코어 입자에 Fe11Co5 구조를 갖는 자성 쉘(magnet shell)을 코팅된 비교 예에 따른 구형 자성 나노 구조체를 제조하였다. By performing the method of manufacturing a fibrous magnetic structure according to the above-described embodiment on the magnetic core particles according to the comparative example described above, a magnetic shell having a Fe 11 Co 5 structure is coated on the Sm 2 Co 17 magnetic core particles. A spherical magnetic nanostructure was manufactured according to the comparative example.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 자성 코어 섬유를 촬영한 사진이고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 자성 코어 섬유의 특성을 나타내는 그래프이다. 7 is a photograph of a magnetic core fiber according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a graph showing characteristics of a magnetic core fiber according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 자성 코어 섬유를 SEM(Scanning Electron Microscopy) 촬영하여 나타내었다. 도 7을 통해 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 자성 코어 섬유는, 섬유(fiber) 형태를 갖는 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 7, a magnetic core fiber according to the above embodiment was photographed by SEM (Scanning Electron Microscopy). As can be seen through FIG. 7, it was confirmed that the magnetic core fiber according to the embodiment has a fiber shape.

도 8의 (a)를 참조하면, 상기 실시 예에 따른 자성 코어 섬유의 diameter(nm)에 따른 Relative Intensity(a.u.)를 측정한 histogram을 나타내었고, 도 8의 (b)를 참조하면, 상기 실시 예에 따른 자성 코어 섬유의 2 theta(deg.)에 따른 Relative Intensity(a.u.)를 측정한 XRD(X-ray diffraction) pattern을 나타내었다. Referring to (a) of FIG. 8, a histogram of measuring Relative Intensity (au) according to the diameter (nm) of the magnetic core fiber according to the embodiment is shown, and referring to (b) of FIG. It shows an XRD (X-ray diffraction) pattern measuring the Relative Intensity (au) according to 2 theta (deg.) of the magnetic core fiber according to the example.

도 8의 (a)에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 자성 코어 섬유는 185±31 nm의 평균 직경 크기를 갖는 것을 확인할 수 있었고, 도 8의 (b)에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 자성 코어 섬유는 Sm2Co17 구조를 갖는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen in (a) of Figure 8, it was confirmed that the magnetic core fiber according to the embodiment has an average diameter size of 185 ± 31 nm, and as can be seen in (b) of Figure 8, in the above embodiment Accordingly, it was confirmed that the magnetic core fiber had an Sm 2 Co 17 structure.

도 9는 본 발명의 비교 예에 따른 구형 자성 구조체와 실시 예에 따른 섬유형 자성 구조체를 비교하는 사진이다. 9 is a photograph comparing a spherical magnetic structure according to a comparative example of the present invention and a fibrous magnetic structure according to the embodiment.

도 9의 (a)를 참조하면, 상기 비교 예에 따른 구형 자성 구조체를 SEM 촬영하여 나타내었고, 도 9의 (b)를 참조하면, 상기 실시 예에 따른 섬유형 자성 구조체를 SEM 촬영하여 나타내었다. 도 9의 (a) 및 (b)에서 확인할 수 있듯이 비교 예에 따른 자성 구조체는 구(sphere) 형상을 갖는 반면, 실시 예에 따른 자성 구조체는 섬유(fiber) 형상을 갖는 것을 확인할 수 있었다. Referring to (a) of FIG. 9, the spherical magnetic structure according to the comparative example was photographed by SEM, and referring to (b) of FIG. 9, the fibrous magnetic structure according to the embodiment was photographed by SEM. . As can be seen in (a) and (b) of FIG. 9, it was confirmed that the magnetic structure according to the comparative example had a sphere shape, while the magnetic structure according to the example had a fiber shape.

도 10 및 도 11은 본 발명의 비교 예 및 실시 예에 따른 자성 구조체의 보자력 및 최대자기에너지적을 나타내는 그래프이다. 10 and 11 are graphs showing coercivity and maximum magnetic energy of magnetic structures according to Comparative Examples and Examples of the present invention.

도 10 참조하면, 본 발명의 비교 예 및 실시 예에 따른 자성 구조체의 보자력(Coercivity) 및 최대자기에너지적((BH)max)을 측정하여 나타내었고, 도 11을 참조하면, 본 발명의 비교 예에 따른 자성 코어 입자(Sm2Co17, 0-D), 비교 예에 따른 구형 자성 구조체(Sm2Co17, 0-D), 실시 예에 따른 자성 코어 섬유(Sm2Co17, 1-D), 실시 예에 따른 섬유형 자성 구조체(Sm2Co17, 0-D)에 대하여 각각 자화값(Magnetization, emu/g)을 측정하여 M-H curve를 나타내었다. Referring to FIG. 10, the coercivity and maximum magnetic energy ((BH) max ) of the magnetic structure according to the comparative examples and examples of the present invention were measured and shown. Referring to FIG. 11, a comparative example of the present invention According to the magnetic core particles (Sm 2 Co 17 , 0-D), the spherical magnetic structure according to the comparative example (Sm 2 Co 17 , 0-D), the magnetic core fiber according to the embodiment (Sm 2 Co 17 , 1-D ), the magnetization values (Magnetization, emu/g) of the fibrous magnetic structure (Sm 2 Co 17 , 0-D) according to the embodiment were measured, respectively, and an MH curve was shown.

도 10에서 확인할 수 있듯이, 실시 예에 따른 섬유형 자성 구조체는, 비교 예에 따른 구형 자성 구조체 보다 보자력 및 최대자기에너지적이 높게 나타나는 것을 확인할 수 이었다. 또한, 도 11에서 확인할 수 있듯이, 실시 예에 따른 자성 코어 섬유보다 실시 예에 따른 섬유형 자성 구조체의 그래프 면적이 넓게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 섬유형 자성 구조체는, 구형 자성 구조체와 비교하여 보자력 및 최대자기에너지적이 향상되는 것을 알 수 있고, 자성 코어 섬유 보다 섬유형 자성 구조체의 자성 특성이 높은 것을 알 수 있었다. As can be seen in FIG. 10, it was confirmed that the fibrous magnetic structure according to the embodiment had higher coercivity and maximum magnetic energy than the spherical magnetic structure according to the comparative example. In addition, as can be seen in FIG. 11, it was confirmed that the graph area of the fibrous magnetic structure according to the embodiment was larger than the magnetic core fiber according to the embodiment. Accordingly, it was found that the fibrous magnetic structure has improved coercivity and maximum magnetic energy compared to the spherical magnetic structure, and that the magnetic properties of the fibrous magnetic structure are higher than that of the magnetic core fiber.

도 12 및 도 13은 본 발명의 비교 예 및 실시 예에 따른 자성 구조체의 다양한 자성 특성을 비교한 그래프이다. 12 and 13 are graphs comparing various magnetic properties of magnetic structures according to Comparative Examples and Examples of the present invention.

도 12의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 상기 비교 예에 따른 구형 자성 구조체(0-D) 및 상기 실시 예에 따른 섬유형 자성 구조체(1-D)에 대해 maximum magnetization(M25kOe, emu/g), squareness(Mr/ M25kOe, %), maximum energy product((BH)max, MGOe)를 측정하여 각각 도 12의 (a), 도 12의 (b), 도 12의 (c)에 나타내었고, 도 13의 (a) 및 (b)를 참조하면, 상기 비교 예에 따른 구형 자성 구조체(0-D) 및 상기 실시 예에 따른 섬유형 자성 구조체(1-D)에 대해 remanence(Mr, emu/g), intrinsic coercivity(Hci, kOe)를 측정하여 각각 도 13의 (a) 및 도 13의 (b)에 나타내었다. 12A to 12C, maximum magnetization (M 25kOe , M 25kOe , for the spherical magnetic structure 0-D) according to the comparative example and the fibrous magnetic structure 1-D according to the embodiment. emu/g), squareness(M r / M 25kOe , %), and maximum energy product ((BH) max , MGOe) are measured, respectively, in Figs. 12(a), 12(b), and 12(c). ), and referring to (a) and (b) of FIG. 13, remanence of the spherical magnetic structure (0-D) according to the comparative example and the fibrous magnetic structure (1-D) according to the embodiment (Mr, emu/g) and intrinsic coercivity (H ci , kOe) were measured and shown in FIGS. 13(a) and 13(b), respectively.

도 12 및 도 13에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 섬유형 자성 구조체(1-D)는 상기 비교 예에 따른 구형 자성 구조체(0-D) 보다 maximum magnetization(M25kOe, emu/g), squareness(Mr/ M25kOe, %), remanence(Mr, emu/g), intrinsic coercivity(Hci, kOe), 및 maximum energy roduct((BH)max, MGOe)가 모두 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen in FIGS. 12 and 13, the fibrous magnetic structure (1-D) according to the embodiment has a maximum magnetization (M 25kOe , emu/g) than the spherical magnetic structure (0-D) according to the comparative example, Squareness (M r / M 25kOe , %), remanence (Mr, emu/g), intrinsic coercivity (H ci , kOe), and maximum energy roduct ((BH) max , MGOe) were all high.

특히, 도 12의 (c)에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 섬유형 자성 구조체는, 섬유형 자성 구조체의 제조 과정에서 베이스 소스가 도금되는 시간(plating time, min)이 증가함에 따라, 최대자기에너지적((BH)max)가 최대 36.4%까지 향상되는 것을 확인할 수 있었다. In particular, as can be seen in (c) of Figure 12, the fibrous magnetic structure according to the embodiment, as the base source plating time (plating time, min) increases in the manufacturing process of the fibrous magnetic structure, the maximum It was confirmed that the magnetic energy ((BH) max ) was improved up to 36.4%.

도 14 및 도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 자성 코어 섬유 및 섬유형 자성 구조체를 촬영한 사진이다. 14 and 15 are photographs of a magnetic core fiber and a fibrous magnetic structure according to an embodiment of the present invention.

도 14의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 상기 실시 예 1 내지 실시 예 3에 따른 섬유형 자성 구조체를 SEM 촬영하여 나타내었고, 도 15 의 (a) 및 (b)를 참조하면, 상기 실시 예에 따른 자성 코어 섬유 및 실시 예 4에 따른 섬유형 자성 구조체를 SEM 촬영하여 나타내었다. 14A to 14C, the fibrous magnetic structures according to Examples 1 to 3 were photographed by SEM, and referring to FIGS. 15A and 15B, the The magnetic core fiber according to the Example and the fibrous magnetic structure according to Example 4 were shown by SEM photographing.

도 14의 (a) 내지 (c)에서 확인할 수 있듯이, 자성 코어 섬유(Sm2Co17) 표면에 FeCo 층이 형성된 것을 확인할 수 있었다. 하지만, 도 15의 (b)에서 확인할 수 있듯이, 20분의 시간 동안 도금되는 경우, FeCo가 독립적인 결정성 입자 형태로 형성되는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen from (a) to (c) of Figure 14, it was confirmed that the FeCo layer was formed on the surface of the magnetic core fiber (Sm 2 Co 17 ). However, as can be seen in (b) of Figure 15, when plated for a time of 20 minutes, it was confirmed that FeCo is formed in the form of independent crystalline particles.

도 16은 본 발명의 실시 예 1에 따른 섬유형 자성 구조체를 보다 구체적으로 촬영한 사진이고, 도 17은 본 발명의 실시 예 4에 따른 섬유형 자성 구조체를 보다 구체적으로 촬영한 사진이다. 16 is a picture taken in more detail of the fibrous magnetic structure according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 17 is a picture taken in more detail of the fibrous magnetic structure according to the fourth embodiment of the present invention.

도 16의 (a)를 참조하면, 상기 실시 예 1에 따른 섬유형 자성 구조체를 TEM(Transmission Electron Microscopy) 촬영하여 나타내었고, 도 16의 (b)를 참조하면, 도 16의 (a)의 cross-sectional EDS line scan profile을 나타내었다. Referring to FIG. 16A, the fibrous magnetic structure according to Example 1 was photographed by TEM (Transmission Electron Microscopy). Referring to FIG. 16B, the cross of FIG. 16A -sectional EDS line scan profile is shown.

도 16의 (a) 및 (b)에서 확인할 수 있듯이, 자성 코어 섬유 상에 FeCo층이 10nm~15nm의 두께로 형성되었고, 자성 코어 섬유와 FeCo 층이 명확하게 구분되는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen in (a) and (b) of FIG. 16, the FeCo layer was formed to a thickness of 10 nm to 15 nm on the magnetic core fiber, and it was confirmed that the magnetic core fiber and the FeCo layer are clearly distinguished.

도 17의 (a)를 참조하면, 상기 실시 예 4에 따른 섬유형 자성 구조체를 TEM(Transmission Electron Microscopy) 촬영하여 나타내었고, 도 17의 (b)를 참조하면, 도 17의 (a)의 cross-sectional EDS line scan profile을 나타내었다. Referring to FIG. 17(a), the fibrous magnetic structure according to the fourth embodiment was photographed by TEM (Transmission Electron Microscopy). Referring to FIG. 17(b), the cross of FIG. 17(a) -sectional EDS line scan profile is shown.

도 17의 (a) 및 (b)에서 확인할 수 있듯이, 자성 코어 섬유 상에 FeCo 층이 40 nm의 두께로 형성되었고, 독립된 결정성 입자 형태를 가지며, 자성 코어 섬유 와 FeCo층의 경계가 모호하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen in (a) and (b) of Fig. 17, the FeCo layer was formed to a thickness of 40 nm on the magnetic core fiber, has an independent crystalline particle shape, and the boundary between the magnetic core fiber and the FeCo layer is ambiguous. I could see that it appeared.

도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 자성 코어 섬유 및 섬유형 자성 구조체의 XRD pattern을 나타내는 그래프이다. 18 is a graph showing an XRD pattern of a magnetic core fiber and a fibrous magnetic structure according to an embodiment of the present invention.

도 18을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 자성 코어 섬유(0 min), 실시 예 1 내지 실시 예 4에 따른 섬유형 자성 구조체(5 min, 10 min, 15 min, 20 min) 각각에 대해 2 theta(deg.)에 따른 Relative intensity(a.u.)를 측정하여 XRD pattern을 나타내었다. 18, 2 theta for each of the magnetic core fiber (0 min) according to the embodiment and the fibrous magnetic structure (5 min, 10 min, 15 min, 20 min) according to Examples 1 to 4 Relative intensity (au) according to (deg.) was measured to show the XRD pattern.

도 18에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예 1 내지 실시 예 4에 따른 섬유형 자성 구조체 모두 명확한 육각형 Sm2Co17 패턴이 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 상기 자성 코어 섬유를 상기 베이스 소스로 무전해도금하는 과정에서, 베이스 소스의 pH 및 온도 등의 조건이 자성 코어 섬유를 손상시키지 않는 다는 것을 알 수 있다. 또한, 상기 실시 예 3에 따른 섬유형 자성 구조체의 경우 작은 FeCo 피크가 나타나는 반면, 상기 실시 예 4에 따른 섬유형 자성 구조체의 경우 상대적으로 큰 FeCo 피크가 나타나고, 결정질 Fe-Co의 X선 회절 패턴이 나타나는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen in FIG. 18, it was confirmed that a clear hexagonal Sm 2 Co 17 pattern appeared in all of the fibrous magnetic structures according to Examples 1 to 4. Accordingly, it can be seen that in the process of electroless plating the magnetic core fiber with the base source, conditions such as pH and temperature of the base source do not damage the magnetic core fiber. In addition, in the case of the fibrous magnetic structure according to Example 3, a small FeCo peak appears, whereas in the case of the fibrous magnetic structure according to Example 4, a relatively large FeCo peak appears, and the X-ray diffraction pattern of crystalline Fe-Co I was able to confirm that appeared.

도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 자성 코어 섬유 및 섬유형 자성 구조체의 M-H curve를 나타내는 그래프이다. 19 is a graph showing an M-H curve of a magnetic core fiber and a fibrous magnetic structure according to an embodiment of the present invention.

도 19를 참조하면, 상기 실시 예에 따른 자성 코어 섬유(plated for 0 min), 실시 예 1에 따른 섬유형 자성 구조체(plated for 5 min), 실시 예 2에 따른 섬유형 자성 구조체(plated for 10 min), 실시 예 3에 따른 섬유형 자성 구조체(plated for 15 min), 및 실시 예 4에 따른 섬유형 자성 구조체(plated for 20 min) 각각에 대해 Applied Field(Oe)에 따른 Magnetization(emu/g) 및 dM/dH;χrev(a.u.)를 측정하여 나타내었다. (M: Magnetic moments, H: External magnetic field applied)19, a magnetic core fiber (plated for 0 min) according to the embodiment, a fibrous magnetic structure (plated for 5 min) according to Example 1, and a fibrous magnetic structure (plated for 10) according to Example 2 min), for each of the fibrous magnetic structure (plated for 15 min) according to Example 3, and the fibrous magnetic structure (plated for 20 min) according to Example 4, Magnetization (emu/g) according to Applied Field (Oe) ) And dM/dH;χ rev (au) were measured and shown. (M: Magnetic moments, H: External magnetic field applied)

도 19에서 확인할 수 있듯이, 실시 예 4에 따른 섬유형 자성 구조체의 curve 면적은, 실시 예 1 내지 실시 예 3에 따른 섬유형 자성 구조체의 curve 면적보다 현저하게 낮게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 또한, dM/dH 곡선에서 실시 예 1 내지 실시 예 3에 따른 섬유형 자성 구조체는 한 개의 피크를 나타내지만, 실시 예 4에 따른 섬유형 자성 구조체는 두개의 피크를 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 실시 예 4에 따른 섬유형 자성 구조체는 자성 코어 섬유(Sm2Co17) 및 자성 쉘(FeCO)의 쌍극자 상호작용(dipolar interaction)이 자성 코어 섬유(Sm2Co17) 및 자성 쉘(FeCO) 사이의 교환자기결합효과 보다 크게 나타남으로, 자성 특성이 약화되는 것을 알 수 있다. As can be seen in FIG. 19, it was confirmed that the curve area of the fibrous magnetic structure according to Example 4 was significantly lower than the curve area of the fibrous magnetic structure according to Examples 1 to 3. In addition, in the dM/dH curve, it was confirmed that the fibrous magnetic structure according to Examples 1 to 3 showed one peak, but the fibrous magnetic structure according to Example 4 showed two peaks. That is, Embodiment 4 fiber-like magnetic structure according to the magnetic core fiber (Sm 2 Co 17) and dipole interactions of the magnetic shells (FeCO) (dipolar interaction) a magnetic core fiber (Sm 2 Co 17) and a magnetic shell (FeCO ), it can be seen that the magnetic properties are weakened as the result is greater than the exchange magnetic coupling effect between ).

이 밖에도, 상기 실시 예에 따른 자성 코어 섬유 및 섬유형 자성 구조체의 자기적 특성이 아래의 <표 2>를 통해 정리된다. In addition, the magnetic properties of the magnetic core fiber and the fibrous magnetic structure according to the above embodiment are summarized in Table 2 below.

구분division 실시 예에 따른 자성 코어 섬유Magnetic core fiber according to the embodiment 실시 예 1에 따른 섬유형 자성 구조체Fibrous magnetic structure according to Example 1 실시 예 2에 따른 섬유형 자성 구조체Fibrous magnetic structure according to Example 2 실시 예 3에 따른 섬유형 자성 구조체Fibrous magnetic structure according to Example 3 실시 예 4에 따른 섬유형 자성 구조체Fibrous magnetic structure according to Example 4 무전해도금 시간 (min)Electroless plating time (min) 00 55 1010 1515 2020 도금층 두께 (nm)Plating layer thickness (nm) -- 10~1510-15 15~2515-25 25~3525~35 >40>40 포화 자화 (emu/g)Saturation magnetization (emu/g) 80.99580.995 98.95698.956 99.35799.357 103.290103.290 108.470108.470 잔류 자화(emu/g)Residual magnetization (emu/g) 55.80955.809 67.97467.974 68.16368.163 69.75069.750 65.86265.862 보자력(Oe)Coercivity (Oe) 6943.86943.8 6873.76873.7 6582.76582.7 6528.36528.3 5571.05571.0 각형비(%)Square ratio (%) 68.90468.904 68.69168.691 68.60468.604 67.52867.528 60.71960.719 (BH)max(MGOe)(BH) max (MGOe) 7.437.43 10.1410.14 9.349.34 9.709.70 5.855.85

도 18 및 도 19, <표 4>에서 확인할 수 있듯이, 자성 코어 섬유 및 자성 쉘 사이의 교환자기결합효과가 자성 코어 섬유 및 자성 쉘의 쌍극자 상호작용 보다 크게 나타나게 함으로써, 보자력 및 최대자기에너지적(BHmax) 등의 자성 특성을 향상시키기 위해서는, 베이스 소스의 도금 시간을 20분 미만으로 제어하는 것이 효과적인 방법임을 알 수 있었다. As can be seen in FIGS. 18 and 19, <Table 4>, the exchange magnetic coupling effect between the magnetic core fiber and the magnetic shell is greater than the dipole interaction of the magnetic core fiber and the magnetic shell, so that the coercive force and the maximum magnetic energy ( In order to improve magnetic properties such as BH max ), it was found that it was an effective method to control the plating time of the base source to less than 20 minutes.

도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 섬유형 자성 구조체의 제조 과정 중 FeSO4의 농도의 영향을 나타내는 그래프이다. 20 is a graph showing the effect of the concentration of FeSO 4 during the manufacturing process of the fibrous magnetic structure according to an embodiment of the present invention.

도 20을 참조하면, 베이스 소스를 준비하는 과정에서 FeSO4의 농도를 제어하고, 제어된 농도에 따라 제조된 실시 예 1에 따른 섬유형 자성 구조체가 포함하는 Fe 원소 및 Co 원소의 atomic %를 측정하여 나타내었다. Referring to FIG. 20, in the process of preparing the base source, the concentration of FeSO 4 was controlled, and the atomic% of the Fe element and the Co element contained in the fibrous magnetic structure according to Example 1 prepared according to the controlled concentration was measured. Shown.

도 20에서 확인할 수 있듯이, FeSO4의 농도가 0.2M로 제어되는 경우, 실시 예 1에 따른 섬유형 자성 구조체는 Fe65Co35의 구조를 갖는 것을 확인할 수 있었다. Fe65Co35의 구조는 연자성상 중 가장 높은 포화자화값을 가지므로, 상기 실시 예에 따른 섬유형 자성 구조체의 자성 특성을 향상시키기 위해서는, FeSO4의 농도를 0.2M로 제어하는 것이 효과적인 방법임을 알 수 있었다. As can be seen in Figure 20, when the concentration of FeSO 4 is controlled to 0.2M, it was confirmed that the fibrous magnetic structure according to Example 1 has a structure of Fe 65 Co 35 . Since the structure of Fe 65 Co 35 has the highest saturation magnetization value among the soft magnetic phases, in order to improve the magnetic properties of the fibrous magnetic structure according to the above embodiment, it is an effective method to control the concentration of FeSO 4 to 0.2M. Could know.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 섬유형 자성 구조체의 제조 과정 중 베이스 소스의 pH에 영향을 확인하기 위해 실험을 수행하였다. 구체적으로, 1~8의 pH를 갖는 베이스 소스를 통해 제조된 실시 예 1에 따른 섬유형 자성 구조체, 9~11의 pH를 갖는 베이스 소스를 통해 제조된 실시 예 1에 따른 섬유형 자성 구조체, 및 12 이상의 pH를 갖는 베이스 소스를 통해 제조된 실시 예 1에 따른 섬유형 자성 구조체 각각을 관찰하였다. 관찰된 결과는 아래의 <표 3>을 통해 정리된다. In addition, an experiment was performed to confirm the influence on the pH of the base source during the manufacturing process of the fibrous magnetic structure according to an embodiment of the present invention. Specifically, a fibrous magnetic structure according to Example 1 manufactured through a base source having a pH of 1 to 8, a fibrous magnetic structure according to Example 1 manufactured through a base source having a pH of 9 to 11, and Each of the fibrous magnetic structures according to Example 1 prepared through a base source having a pH of 12 or higher was observed. The observed results are summarized in <Table 3> below.

pHpH 도금층 구조Plating layer structure 1~81-8 도금층이 형성되지 않음No plating layer is formed 9~119~11 콘포말(conformal)한 FeCo도금층 형성Formation of conformal FeCo plating layer 12 이상12 or more FeCo 도금층 일부 + FeCo 독립된 결정성 입자Part of the FeCo plating layer + FeCo independent crystalline particles

<표 3>을 통해 확인할 수 듯이, 자성 코어 섬유 및 자성 쉘 사이의 교환자기결합효과가 자성 코어 섬유 및 자성 쉘의 쌍극자 상호작용 보다 크게 나타나게 함으로써, 보자력 및 최대자기에너지적(BHmax) 등의 자성 특성을 향상시키기 위해서는, 베이스 소스의 pH를 8 초과 12 미만으로 제어하는 것이 효과적인 방법임을 알 수 있었다. As can be seen from <Table 3>, by making the exchange magnetic coupling effect between the magnetic core fiber and the magnetic shell appear larger than the dipole interaction of the magnetic core fiber and the magnetic shell, the coercive force and maximum magnetic energy (BH max ) In order to improve the magnetic properties, it was found that controlling the pH of the base source to more than 8 and less than 12 is an effective method.

도 21은 본 발명의 실시 예 6 및 실시 예 7에 따른 섬유형 자성 구조체를 촬영한 사진이고, 도 22는 본 발명의 실시 예 5 및 실시 예 8에 따른 섬유형 자성 구조체를 촬영한 사진이다. 21 is a photograph of a fibrous magnetic structure according to Examples 6 and 7 of the present invention, and FIG. 22 is a photograph of a fibrous magnetic structure according to Examples 5 and 8 of the present invention.

도 21의 (a) 및 (b)를 참조하면, 실시 예 6 및 실시 예 7에 따른 섬유형 자성 구조체를 SEM 촬영하여 나타내었고, 도 22의 (a) 및 (b)를 참조하면, 실시 예 5 및 실시 예 8에 따른 섬유형 자성 구조체를 SEM 촬영하여 나타내었다. 21(a) and (b), the fibrous magnetic structures according to Examples 6 and 7 were photographed by SEM, and referring to FIGS. 22A and 22B, Examples It was shown by SEM photographs of the fibrous magnetic structure according to Example 5 and Example 8.

도 21의 (a) 및 (b)에서 확인할 수 있듯이, 실시 예 6 및 실시 예 7에 따른 섬유형 자성 구조체는, 자성 코어 섬유(Sm2Co17) 표면에 FeCo 층이 용이하게 형성된 것을 확인할 수 있었다. 하지만, 도 22의 (a)에서 확인할 수 있듯이, 실시 예 5에 따른 섬유형 자성 구조체는 자성 코어 섬유(Sm2Co17) 표면에 FeCo 층이 형성되지 않았으며, 도 22의 (b)에서 확인할 수 있듯이, 실시 예 8에 따른 섬유형 자성 구조체는 FeCo가 독립된 입자 형상으로 형성된 것을 확인할 수 있었다. As can be seen in (a) and (b) of Figure 21, the fibrous magnetic structure according to Example 6 and Example 7, it can be confirmed that the FeCo layer is easily formed on the magnetic core fiber (Sm 2 Co 17 ) surface there was. However, as can be seen in (a) of FIG. 22, in the fibrous magnetic structure according to Example 5, the FeCo layer was not formed on the surface of the magnetic core fiber (Sm 2 Co 17 ), which was confirmed in FIG. 22 (b). As can be seen, in the fibrous magnetic structure according to Example 8, it was confirmed that FeCo was formed in an independent particle shape.

도 23은 본 발명의 실시 예 5 내지 실시 예 8에 따른 섬유형 자성 구조체의 결정도를 나타내는 그래프이다. 23 is a graph showing the crystallinity of the fibrous magnetic structure according to Examples 5 to 8 of the present invention.

도 23을 참조하면, 본 발명의 실시 예 5 내지 실시 예 8(50℃, 70℃, 80℃, 90℃)에 따른 섬유형 자성 구조체를 준비한 후 각각에 대해 2θ(degree)에 따른 Intensity(a.u.)를 측정하여 나타내었다.Referring to FIG. 23, after preparing the fibrous magnetic structure according to Examples 5 to 8 (50°C, 70°C, 80°C, 90°C) of the present invention, the intensity (au) according to 2θ (degree) was prepared. ) Was measured and shown.

도 23에서 확인할 수 있듯이, 실시 예 5 내지 실시 예 8에 따른 섬유형 자성 구조체는, 점차적으로 결정도(crystallinity)가 높아지는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 자성 코어 섬유에 도금되는 베이스 소스의 온도가 높아짐에 따라, 제조되는 섬유형 자성 구조체의 자성 쉘을 구성하는 FeCo의 결정도 또한 높아지는 것을 알 수 있었다. As can be seen from FIG. 23, it was confirmed that the fibrous magnetic structures according to Examples 5 to 8 gradually increased in crystallinity. That is, it was found that as the temperature of the base source plated on the magnetic core fiber increased, the crystal of FeCo constituting the magnetic shell of the fibrous magnetic structure to be manufactured also increased.

도 24는 본 발명의 실시 예 5 내지 실시 예 8에 따른 섬유형 자성 구조체의 자성 특성을 나타내는 그래프이다. 24 is a graph showing magnetic properties of fibrous magnetic structures according to Examples 5 to 8 of the present invention.

도 24를 참조하면, 본 발명의 실시 예 5 내지 실시 예 8(50℃, 70℃, 80℃, 90℃)에 따른 섬유형 자성 구조체를 준비한 후 각각에 Magnetization(emu/g), Coercivity(Oe), 및 Density(g/cm3)을 측정하여 나타내었다. Referring to FIG. 24, after preparing a fibrous magnetic structure according to Examples 5 to 8 (50°C, 70°C, 80°C, 90°C) of the present invention, Magnetization (emu/g) and Coercivity (Oe ), and Density (g/cm 3 ) were measured and shown.

도 24에서 확인할 수 있듯이, 실시 예 5, 실시 예 6, 및 실시 예 7에 따른 섬유형 자성 구조체는, 점차적으로 Magnetization이 상승하다가, 실시 예 8에 따른 섬유형 자성 구조체는 Magnetization이 감소되는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 자성 코어 섬유에 도금되는 베이스 소스의 온도가 50℃~80℃까지 증가하는 구간에서 제조된 섬유형 자성 구조체의 경우, Magnetization이 점차 증가되지만, 80℃이상의 구간에서 제조된 섬유형 자성 구조체는 Magnetization이 점차 감소되는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen in FIG. 24, it was confirmed that the magnetization of the fibrous magnetic structure according to Examples 5, 6, and 7 gradually increased, and the magnetization of the fibrous magnetic structure according to Example 8 decreased. Could That is, in the case of the fibrous magnetic structure manufactured in the section where the temperature of the base source plated on the magnetic core fiber increases from 50℃ to 80℃, magnetization gradually increases, but the fibrous magnetic structure manufactured in the section above 80℃ It was confirmed that magnetization gradually decreased.

결과적으로, 도 21 내지 도 24에서 알 수 있듯이, 자성 코어 섬유 및 자성 쉘 사이의 교환자기결합효과가 자성 코어 섬유 및 자성 쉘의 쌍극자 상호작용 보다 크게 나타나게 함으로써, 보자력 및 최대자기에너지적(BHmax) 등의 자성 특성을 향상시키기 위해서는, 베이스 소스의 온도를 70℃ 초과 90℃ 미만으로 제어하는 것이 효과적인 방법임을 알 수 있었다. As a result, as can be seen from Figs. 21 to 24, the exchange magnetic coupling effect between the magnetic core fiber and the magnetic shell is made larger than the dipole interaction of the magnetic core fiber and the magnetic shell, so that the coercive force and the maximum magnetic energy (BH max. In order to improve magnetic properties such as ), it was found that controlling the temperature of the base source to more than 70°C and less than 90°C is an effective method.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.In the above, the present invention has been described in detail using preferred embodiments, but the scope of the present invention is not limited to specific embodiments, and should be interpreted by the appended claims. In addition, those who have acquired ordinary knowledge in this technical field should understand that many modifications and variations can be made without departing from the scope of the present invention.

100: 섬유형 자성 구조체
110: 자성 섬유
120: 자성 쉘
100: fibrous magnetic structure
110: magnetic fiber
120: magnetic shell

Claims (14)

희토류 원소 및 코어 전이금속 원소를 포함하는 자성 코어 섬유(magnetic core fiber)를 준비하는 단계;
상기 자성 코어 섬유 상에, 촉매 입자를 배치시키는 단계; 및
제1 쉘 전이금속 원소를 포함하는 제1 전구체 및 제2 쉘 전이금속 원소를 포함하는 제2 전구체를 포함하는 베이스 소스를 이용한 도금 공정으로, 상기 촉매 입자를 이용하여, 상기 자성 코어 섬유를 둘러싸고 상기 제1 쉘 전이금속 원소 및 상기 제2 쉘 전이금속 원소의 화합물을 포함하는 자성 쉘(magnetic shell)을 형성하는 단계를 포함는 섬유형 자성 구조체의 제조 방법.
Preparing a magnetic core fiber including a rare earth element and a core transition metal element;
Disposing catalyst particles on the magnetic core fiber; And
A plating process using a base source including a first precursor including a first shell transition metal element and a second precursor including a second shell transition metal element, and surrounding the magnetic core fiber by using the catalyst particle A method of manufacturing a fibrous magnetic structure comprising the step of forming a magnetic shell including a compound of the first shell transition metal element and the second shell transition metal element.
제1 항에 있어서,
상기 베이스 소스는 20분 미만의 시간 동안 제공되어, 상기 자성 쉘의 두께는 40 nm 이하로 형성되는 것을 포함하는 섬유형 자성 구조체의 제조 방법.
The method of claim 1,
The base source is provided for a time of less than 20 minutes, the method of manufacturing a fibrous magnetic structure comprising the thickness of the magnetic shell is formed to 40 nm or less.
제1 항에 있어서,
상기 베이스 소소의 온도는 70℃ 초과 90℃ 미만으로 제어되는 것을 포함하는 섬유형 자성 구조체의 제조 방법.
The method of claim 1,
The method of manufacturing a fibrous magnetic structure comprising the temperature of the base source is controlled to less than 90 ℃ more than 70 ℃.
제1 항에 있어서,
상기 베이스 소스는 pH 조절제를 더 포함하고,
상기 베이스 소스의 pH는 8 초과 12 미만으로 제어되는 것을 포함하는 섬유형 자성 구조체의 제조 방법.
The method of claim 1,
The base source further comprises a pH adjusting agent,
The method of manufacturing a fibrous magnetic structure comprising controlling the pH of the base source to less than 8 and less than 12.
제1 항에 있어서,
상기 자성 코어 섬유 준비 단계는,
상기 희토류 원소 및 상기 코어 전이금속 원소를 포함하는 소스 용액을 준비하는 단계;
상기 소스 용액을 전기 방사하여, 예비 자성 코어 섬유를 제조하는 단계;
상기 예비 자성 코어 섬유를 열처리하여 산화시키는 단계; 및
산화된 상기 예비 자성 코어 섬유를 환원제를 이용하여 열처리하여 환원하는 단계를 포함하는 섬유형 자성 구조체의 제조 방법.
The method of claim 1,
The magnetic core fiber preparation step,
Preparing a source solution containing the rare earth element and the core transition metal element;
Electrospinning the source solution to prepare a preliminary magnetic core fiber;
Oxidizing the preliminary magnetic core fiber by heat treatment; And
A method of manufacturing a fibrous magnetic structure comprising the step of reducing the oxidized preliminary magnetic core fiber by heat treatment using a reducing agent.
희토류 원소 및 코어 전이금속 원소를 포함하는 자성 코어 섬유(magnetic core fiber); 및
상기 자성 코어 섬유를 둘러싸고, 상기 제1 쉘 전이금속 원소 및 제2 쉘 전이금속 원소를 포함하는 자성 쉘(magnetic shell)을 포함하되,
상기 자성 코어 섬유 및 상기 자성 쉘 사이의 교환자기결합효과(exchange-coupling effect)는, 상기 자성 코어 섬유 및 상기 자성 쉘의 쌍극자 상호작용(dipolar interaction)보다 큰 것을 포함하는 섬유형 자성 구조체.
Magnetic core fibers including rare earth elements and core transition metal elements; And
It includes a magnetic shell surrounding the magnetic core fiber and including the first shell transition metal element and the second shell transition metal element,
An exchange-coupling effect between the magnetic core fiber and the magnetic shell is greater than a dipolar interaction of the magnetic core fiber and the magnetic shell.
제6 항에 있어서,
인가되는 필드 값(Oe)에 대한 아래의 <수학식 1>의 값을 나타내는 그래프에서 한 개(one)의 피크(peak)를 나타내는 것을 포함하는 섬유형 자성 구조체.
<수학식 1>
dM/dH
(M: Magnetic moments, H: External magnetic field applied)
The method of claim 6,
A fibrous magnetic structure including one representing one peak in the graph representing the value of <Equation 1> below with respect to the applied field value Oe.
<Equation 1>
dM/dH
(M: Magnetic moments, H: External magnetic field applied)
제6 항에 있어서,
상기 자성 코어 섬유는, 복수의 단결정(single crystal)들이 상기 자성 코어 섬유의 길이 방향으로 직렬 연결된 것을 포함하는 섬유형 자성 구조체.
The method of claim 6,
The magnetic core fiber is a fibrous magnetic structure comprising a plurality of single crystals connected in series in the longitudinal direction of the magnetic core fiber.
제6 항에 있어서,
상기 자성 코어 섬유의 직경은, 상기 자성 코어 섬유의 단자구(single-domain) 크기보다 작은 것을 포함하는 섬유형 자성 구조체.
The method of claim 6,
A fibrous magnetic structure comprising a diameter of the magnetic core fiber is smaller than a size of a terminal hole (single-domain) of the magnetic core fiber.
제6 항에 있어서,
상기 자성 쉘의 두께는, 상기 자성 코어 섬유의 단자구벽의 폭(domain-wall width)의 2배 보다 작은 것을 포함하는 섬유형 자성 구조체.
The method of claim 6,
The thickness of the magnetic shell is a fibrous magnetic structure comprising less than twice the width (domain-wall width) of the terminal wall of the magnetic core fiber.
제6 항에 있어서,
상기 자성 쉘은, 상기 자성 코어 섬유 상에 콘포말하게(conformally) 배치된 것을 포함하는 섬유형 자성 구조체.
The method of claim 6,
The magnetic shell is a fibrous magnetic structure comprising the one disposed conformally on the magnetic core fiber.
제6 항에 있어서,
상기 희토류 원소는, La, Ce, Pr, Nd, Sm, 또는 Gd 중 어느 하나를 포함하는 섬유형 자성 구조체.
The method of claim 6,
The rare earth element is a fibrous magnetic structure comprising any one of La, Ce, Pr, Nd, Sm, or Gd.
제6 항에 있어서,
상기 코어 전이금속 원소, 상기 제1 쉘 전이금속 원소, 및 상기 제2 쉘 전이금속 원소는, Fe, Co, 또는 Ni 중 어느 하나를 포함하는 섬유형 자성 구조체.
The method of claim 6,
The core transition metal element, the first shell transition metal element, and the second shell transition metal element include any one of Fe, Co, or Ni.
제6 항에 있어서,
상기 코어 전이금속 원소는, 상기 제1 쉘 전이금속 원소 또는 상기 제2 쉘 전이금속 원소 중 어느 하나와 같은 것을 포함하는 섬유형 자성 구조체.
The method of claim 6,
The core transition metal element is a fibrous magnetic structure including any one of the first shell transition metal element or the second shell transition metal element.
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