مطالعه نانوساختار و خواص مغناطیسی نانوکامپوزیت های هگزافریت باریم / استرنسیوم تهیه شده به روش مایکروویو

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، واجد اراک، دانشگاه آزاد اسلامی، اراک، ایران

2 دانشجوی دوره کارشناسی ارشد نانوفیزیک، واحد اراک، دانشگاه آزاد اسلامی، اراک، ایران.

3 استادیار، گروه علوم پایه، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران

چکیده

نمونه‌های حاوی نانوذرات هگزافریت باریم و استرانسیوم با استفاده از دو نمک کلرید باریم و نیترات استرانسیوم به روش هم رسوبی در مایکروویو با استفاده از آب، اتیلن گلیکول و ترکیب این دو به عنوان حلال در حضور 3 عامل فعال سطحی مختلف سنتز شدند. تحلیل‏های XRD و SEM به منظور ارزیابی خصوصیات ساختاری و ریخت‌شناسی نمونه‌ها انجام شد. قطر میانگین کمتر از 100 نانومتر برای ذرات هگزافریت باریم و استرانسیوم نشان داد که در کلیه نمونه‌ها ساختار نانو شکل گرفته است. به کمک طیف FT-IR هر کدام از نمونه‌ها، خلوص نانوذرات در هر نمونه اثبات شد. همچنین نتایج SEM نشان دادند که با تغییر نوع حلال و عامل فعال سطحی، خصوصیات نانوساختاری نمونه‌ها تغییر می‌کند و در نتیجه امکان کنترل نانوساختار و اندازه دانه‌ها برای کاربردهای مختلف با تغییر شرایط اولیه آزمایش وجود دارد. در مرحله بعد با استفاده همزمان از کلرید باریم و نیترات استرانسیوم و به روش هم‏رسوبی و در مایکروویو نانوکامپوزیت‌های هگزافریت باریم و استرانسیوم با درصدهای ترکیبی مختلف سنتز شدند. تحلیل XRD نشان داد که نانوکامپوزیت تهیه شده به طور خالص شامل نانوذرات هگزافریت باریم و استرانسیوم می‌باشد. برای بررسی خواص مغناطیسی نمونه‌های تهیه شده، تحلیل VSM انجام گرفت و منحنی‌های هیسترزیس به دست آمده برای هگزافریت باریم و استرانسیوم و نانوکامپوزیت تهیه شده نشان دادند که تمامی نمونه‌ها دارای خاصیت فرومغناطیسی بوده اما نانوذرات هگزافریت استرانسیوم فرومغناطیس سخت، هگزافریت باریم فرومغناطیس نرم و نانوکامپوزیت هگزافریت باریم/ استرانسیوم حالت بینابینی آن‌ها می‌باشد.
واژه‌های کلیدی: نانوذرات هگزافریت باریم، نانوذرات هگزافریت استرانسیوم، خصوصیات نانوساختاری، خواص مغناطیسی، نانوکامپوزیت

کلیدواژه‌ها

موضوعات


 ۱. س.س. سید افقهی، م. جعفریان، مشخصه‏های ریزساختاری، مغناطیسی و جذب امواج مایکروویو هگزافریت باریم جانشین شده با یون‏های قلع،کروم و کبالت به روش مکانوشیمیایی، علم و مهندسی سرامیک، دوره ۴،(۱۳۹۴)۲، ۱۰-۱.

2. F. M. M. Pereira, M. R. P. Santos, R.S.T. Sohn, J.S. Almeida, A.M.L. Medeiros, M.M. Costa,   A.S.B. Sombra, Magnetic and dielectric properties of the M-type barium strontium hexaferrites in the RF and microwave frequency range. J. Mater. Sci.: Mater. Electron., 20, 5(2009), 408-417.

 ۳. ز. مصلح، پ. کاملی، ساخت و بررسی ویژگیهای ساختاری، مغناطیسی وجذب امواج مایکروویو فریت باریم آلایش یافته با سریوم، پژوهش فیزیک ایران، جلد ۱۴، (۱۳۹۳)۴، ۳۴۹-۳۴۱.

4. K. O’Grady, H. Laidler, The limits to magnetic recording-media considerations. J. Magn.  Magn. Mater., 200, 1–3(1999), 616-633.

5. R.C. Buchanan, Ceramic Materials for Electronics, 2nd edition, Marcel Dekker Inc., New York, (1991), 207–210.

6. V. Babu, P. Padaikathan, Structure and hard magnetic properties of barium hexaferrite with and without La2O3 prepared by ball milling. J. Magn. Magn. Mater., 241, 1(2002) 85–88.

7. Y. Bai, J. Zhou, Z. Gui, Z. Yue, L. Li, Preparation and magnetic characterization of Y-type hexaferrites containing zinc, cobalt and copper. Mater. Sci. Eng., B99, 1–3(2003) 266-269.

8. G. Li, G.G. Hu, H.D. Zhou, X.J. Fan, X.G. Li, Attractive microwave-absorbing properties of La1-xSrxMnO3 manganite powders. Mater. Chem. PHys., 75, 1–3(2002) 101-104.

9. B. Lax, K.J. Button, Microwave ferrites and ferrimagnetics, Mc Graw Hill Book Co., (1962).

10. A.J. Baden Fuller, Ferrites at microwave frequencies, Peter Peregrinuss Ltd., London, (1987).

11. I. Wane, A. Bassaudon, F. Cosset, A. Caterier, Thick barium hexaferrite (Ba-M) films prepared by electron-beam evaporation for microwave application. J. Magn. Magn. Mater., 211, 1-2(2000) 309-313.

12. V.R.K. Murthy, S. Sundaram, B. Vishwanathan, Microwave Materials, Narosa Publishing House, New Delhi, (1993).

13. R. Valenzuela, Novel applications of ferrites. PHys. Res. Int., 2012(2012) 1-10.    

14. M. Jean, V. Nachbaur, J. Bran, J. Le Breton, Synthesis and characterization of SrFe12O19 powder obtained by hydrothermal process. J. of Alloys and Compounds, 496(2010) 306-312.

15. K. Sadhana, K. Praveena, S. Matteeppanavar, Structural and magnetic properties of nanocrystallines BaFe12O19 synthesized by microwave hydrothermal method. Applied Nanoscience, 2, 3(2012) 247-252.

16. J.M. Yang, W.J.  Tsuo, F.S. Yen, Preparation of ultrafine nickel ferrite powders using mixed Ni and Fe tartrates. Journal of Solid State Chemistry, 145, 1(1999) 50–57.

17. Z.F. Zi, Y.P. Sun, X.B. Zhu, Z.R. Yang, J.M. Dai, W.H. Song, Structural and magnetic properties of SrFe12O19 hexaferrite synthesized by a modified chemical co-precipitation method. J. Magn. Magn. Mater., 320(2008) 2742-2746.

18. J. Zhou, J. Ma, C. Sun et al., Low-temperature synthesis of NiFe2O4 by a hydrothermal method. Journal of the American Ceramic Society, 88, 12(2005) 3535–3537.

19. M.G. Hasab, S.S.A. Ebrahimi, A. Badiei, An investigation on pHysical properties of strontium hexaferrite nanopowder synthesized by a sol–gel auto-combustion process with addition of cationic surfactant. J. Eur. Ceram. Soc., 27(2007) 3637–3640.

20 D.H. Chen, X.R. He, Synthesis of nickel ferrite nanoparticles by sol-gel method. Materials Research Bulletin, 36, 7-8(2001) 1369–1377.

21. J. Fang, J. Wang, L. Gan, S. Ng, J. Ding, X. Liu, Fine strontium ferrite powders from an ethanol-based microemulsion. J. Am. Ceram. Soc., 83(2000) 1049–1055.

22. E. Roohani, H. Arabi, R. Sarhaddi, S. Sudkhak, A. Shabani, Effect of annealing temperature on structural and magnetic properties of strontium hexaferrite nanoparticles synthesized by sol-gel combustion method. Int. Journal of Modern PHysics, B29(2015) 1550190-1550201.

23. Ma. Ganjali, Mo. Ganjali, A. Eskandari, M. Amin zare, Effect of heat treatment on structural and magnetic properties of nanocrystalline SrFe12O19 hexaferrite synthesized by co-precipitation method. J. of Advanced Materials and Processing, 1, 4(2013) 41-48.