创新背景

微机电系统（MEMS）存在于许多日常应用设备中，如智能手机、安全气囊、胰岛素泵等。MEMS的两个功能是传感器和执行器，例如，当改变行驶加速度时，安全气囊系统系统会发送电子信息以激活某些命令。

创新过程

微机电系统（MEMS）技术中不断运用到集成的磁性元件，这些磁性元件能够远程激活和控制高精度的微结构，比如在体内精确地输送药物。为此，所使用的磁性元件材料通常含有微小的磁性化合物，被称为磁性纳米纤维。

里昂纳米技术研究所、里昂大学光和物质研究所以及材料实验室的研究人员组成团队合作，对铁基纳米纤维进行分析，揭示了其特殊的磁性，可用于MEMS。相关研究成果《用于各向异性复合聚合物的磁丝》发表在2020年7月10日出版的《纳米技术》上。

研究人员使用静电纺丝来获得这些纳米纤维。通过对聚合物溶液施加电场，人们可以在静电力的作用下拉伸静电纺丝。这种技术在聚合物基质中会产生极细的固体细丝，仅有百万分之一毫米量级。通过将金属离子加入到聚合物溶液中，并应用适当的热处理，细丝会获得磁性。在磁场的作用下，这些细丝在聚合物基质交联过程中自组织，这一过程将液态聚合物转化为固体。

到目前为止，很少有研究纯铁基纳米丝的磁性。研究团队填补了这一空白。研究人员对这种纳米级结构及其磁性能进行了分析和表征。研究结果特别揭示了这种微结构引起了复合材料的单轴磁各向异性。在纳米纤维的取向方向上，纤维的磁化率越大，因此纤维在低场强下的磁化强度越大。

磁各向异性意味着材料对外部磁场的响应取决于其方向。在某种程度上，铁纳米纤维沿着磁场线在聚合物内部自组织，就像磁铁附近的铁屑一样，由此产生的单轴各向异性增加了材料的磁响应。

创新关键点

利用静电纺丝获得铁基纳米纤维，施加电厂和聚合物溶液使纤维具有磁性并进行自组织，成为可用于微机电系统的磁性材料。

创新价值

研究结果为磁性复合材料的发展开辟了新的前景，有助于微机电系统技术发展。