اثر کاتیون‌های منیزیم، کبالت و تیتانیم بر خواص مغناطیسی و ریزموجی نانو ذرات فریت استرانسیم تهیه شده به‌روش هم‌رسوبی

نویسندگان

1 1- دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر اصفهان

2 2- دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

در این پژوهش اثر جانشانی مقادیر مختلفی از کاتیون‌های منیزیم، کبالت و تیتانیم بر خواص ساختاری، مغناطیسی و ریزموجی نانو ذرات فریت استرانسیم با ترکیب شیمیایی SrFe12-x(MgCo)0.5xTixO19 (5/2،2 ،5/1 ،1 ،5/0 ، 0=x) تولید شده به‌روش هم‌رسوبی مورد مطالعه قرار گرفت. برای ارزیابی‌های ساختاری، مغناطیسی و ریزموجی نمونه‌ها، از آزمون‌های پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی عبوری، تحلیل گرمایی، مغناطومتر ارتعاشی، طیف سنجی موزبائر و تحلیلگر شبکه برداری استفاده شد. نتایج آزمون پراش پرتو ایکس نشان داد که در تمامی نمونه‌ها فاز فریت استرانسیم با خلوص بالا تشکیل شده است. اما با افزایش میزان کاتیون‌های آلاینده، فاز Fe2O3 ظاهر می‌شود. هم‌چنین با افزایش میزان x، قله‌های الگوی پراش به زوایای پایین‌تر منتقل می‌شوند. مطابق با نتایج تحلیل گرمایی نیز مشخص شد که با افزایش میزان کاتیون‌های آلاینده (2-0=x)، دمای تشکیل فاز فریت استرانسیم از 900 تا 1000 درجه سانتی‌گراد افزایش می‌یابد. نتایج آزمون مغناطومتر ارتعاشی نشان داد که با افزایش میزان کاتیون‌های جانشینی، مغناطش اشباع فریت استرانسیم از حدود emu/g 40 به emu/g 19 کاهش می‌یابد. براساس نتایج طیف­سنجی موزبائر، کاتیون‌های جانشینی، مکان‌های k12 در ساختار مگنتوپلومبیت را اشغال کرده‌اند. بیشترین پهنای باند جذب در گستره فرکانسی باند X، در نمونه جانشانی شده با 2=x و برابر با 4 گیگاهرتز (در زیر dB10-) به‌دست آمد. این نمونه می‌تواند به‌عنوان یک ماده جاذب ریزموج مناسب در گستره باند X، عمل نماید.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of Mg, Co and Ti Cations on Magnetic and Microwave Properties of SrFe12O19 Nanoparticles

نویسندگان [English]

  • G. Gordani 1
  • A. Ghasemi 1
  • A. Saidi 2
1 1- Department of Materials Engineering, Malek Ashtar University of Technology, Shahin Shahr, Iran
2 2- Department of Materials Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
چکیده [English]

Nanoparticles of Mg–Co–Ti substituted strontium hexaferrite with nominal composition of SrFe12-2x(Mg,Co)0.5x TixO19 (x=0-2.5) were synthesized by a co-precipitation method. The structural, magnetic and electromagnetic properties of samples were studied as a function of x by thermal gravimetric (TG), X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), vibrating sample magnetometer (VSM) and vector network analysis. It was found that the synthesis temperature increases with an increase in Mg–Co–Ti substitution and hence the particle size decreases. The XRD results showed that whole samples had good crystallinity and with an increase incations, the impurity phase of Fe2O3 appears. The results of hysteresis loops indicated that the saturation of magnetization of ferrite decreases from 40 emu/g to 19 emu/g with an increase in x. The Mössbauer spectroscopy showed that the cations are substituted in the 12k site of magnetoplumbite structure. Vector network measurements showed that the doped samples had much more effective reflection loss values than those of undoped ferrites. As a result, Mg–Co–Ti doped Sr-hexaferrites with x=2 can be proposed as suitable absorbers for applications in microwave technology with a good deal of consistency.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Strontium hexaferrite
  • magnetic properties
  • Reflection loss
  • co-precipitation

مراجع

1. Jain, K., “Microwave Ferrite Materials and Devices”, Invertis Journal of Science & Technology, Vol. 1, No.3, pp. 221-228, 2007.
2. Baden, F.A.J., Ferrites at Microwave Frequencies, Peter Pregrinus Ltd., London, 1987.
3. Batlle, X., Obradors, X., Rodriguez, C.J., Pernet, M., Cabanas, M.V. and Vallet, M., “Cation Distribution and Intrinsic Magnetic Properties of Co-Ti-Doped M-Type Barium Ferrite”, Journal of Applied Physics, Vol. 70, pp. 4420-4423, 1991.
4. Ghasemi, A., Šepelák, V., Liu, X. and Morisako, A., “The Role of Cations Distribution on Magnetic and Reflection Loss Properties of Ferrimagnetic SrFe12−xSn0.5Zn0.5xO19”, Journal of Applied Physics, Vol. 107, pp. 709-734, 2010.
5. Sharbati, A., Choopani, S., Mousavi, A. and Senna, M., “Structure and Electromagnetic Behavior of Nanocrystalline SrMgxZrxFe12−2xO19 in the 8–12 GHz Frequency Range”, Solid State Communication,
Vol. 150, pp. 2218–2222, 2010.
6. Li, Z.W., Feng C.L. and Ong, C.K., “Studies of Static and High-Frequency Magnetic Properties for
M-Type Ferrite BaFe12-2xCoxZrxO19”, Journal of Applied Physics, Vol. 92, pp. 3902-3907, 2002.
7. Ashiq, M.N., Iqbal, M.J. and Gul, I.H., “Effect of
Al-Cr Doping on the Structural, Magnetic and Dielectric Properties of Strontium Hexaferrite Nanomaterials”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials,
Vol. 323, pp. 259-263, 2011.
8. Fang, Q., Liu, Y., Yin, P. and Li, X., “Magnetic Properties and Formation of Sr-Ferrite Nanoparticle and Zn, Ti/Ir substituted phases”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 234,
pp. 366–370, 2001.
9. Hasab, M.G., Ebrahimi, S.A.S. and Badiei, A., “An Investigation on Physical Properties of Strontium Hexaferrite Nanopowder Synthesized by a Sol–Gel Auto-Combustion Process with Addition of Cationic surfactant”, Journal of Europian Ceramic Society, Vol. 27, pp. 3637–3640, 2007.
10. Malick, J., Virginie, N., Julien, B. and Le Breton, J.M., “Synthesis and Characterization of SrFe12O19 Powder Obtained by Hydrothermal Process”, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 496, pp. 306–312, 2010.
11. Fu. Y.P. and Lin, C.H., “Fe/Sr Ratio Effect on Magnetic Properties of Strontium Ferrite Powders Synthesized by Microwave Induced Combustion Processed”, Journal of Alloys and Compounds,
Vol. 386, pp. 222–227, 2005.
12. Ashiq M.N., Iqbal M.J. and Gul I.H., “Structural, Magnetic and Dielectric Properties of Zr–Cd Substituted Strontium Hexaferrite (SrFe12O19) Nanoparticles”, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 487, pp. 341–345, 2009.
13. Ashiq M.N., Iqbal M.J. and Gul I.H., \"Physical, Electrical and Dielectric Properties of Ca-Doped
Sr-Hexaferrite (SrFe12O19) Nanoparticles Synthesized by Co-Precipitation Method\", Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 322, pp. 1720-1726, 2010.
14. Bercoff, P.G., Hermeb, C. and Jacobo, S.E., “The Influence of NdCo Substitution on the Magnetic Properties of Non-Stoichiometric Strontium Hexaferrite Nanoparticles”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 321, pp. 2245–2250, 2009.
15. Gordani, G.R., Ghasemi, A. and Saidi A., “Enhanced Magnetic Properties of Substituted Sr-Hexaferrite Nanoparticles Synthesized by Co-Precipitation Method”, Ceramics International, Vol. 40, pp. 4945–4952, 2014.
16. Le Breton, J.M., Teillet, J., Wiesinger, G., Morel, A., Kools, F. and Tenaud, P., “Mossbauer Investigation of Sr-Fe-O Hexaferrites with La-Co Addition”, IEEE Transaction on Magnetics, Vol. 38, No.5, pp. 2952-2956, 2002.
17. Evans, B., Grandjean, F., Lilot, A., Vogel, R. and Gerard, A., “Fe Hyperfine Interaction Parameters and Selected Magnetic Properties of High Purity MFel2O19 (M= Sr, Ba)”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 67, pp. 123-129, 1987.
18. Simsa, Z., Logo, S., Gerber, R. and Pollert, E., “Cation Distribution in Co-Ti- Substituted Barium Hexaferrites: A consistent Model”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, pp. 140-144, 2013.
19. Williams, J.M., Adetunji, J. and Gregori, M., “Mössbauer Spectroscopic Determination of Magnetic Moments of Fe+3 and Co+2 in Substituted Barium Hexaferrite, Ba(Co,Ti)xFe12-2xO19”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 220,
pp. 124-128, 2000.
20. Gruskova, A., Slama, J., Dosoudil, R., Kevicka, D., Jancarik, V. and Toth, I., “Influence of Co–Ti Substitution on Coercivity in Baferrites”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 423,
pp. 242-245, 2002.
21. Doroftei, C., Rezlescu, E., Popa, P.D. and Rezlescu, N., “The Influence of the Technological Factors on Strontium Hexaferrites with Lanthanum Substitution Prepared by Self-Combustion Method”, Journal of Optoelectronic Advanced Materials, Vol. 8,
pp. 1023-1027, 2006.
22. Ghasemi, A., Sepelak, V., Liu, X. and Morisako, A., “First Study on the Formation of Strontium Ferrite Thin Films on Functionalized multi-walled carbon nanotube”, IEEE Transactions on Magnetics,
Vol. 47, pp. 2800-2803, 2011.
23. Kazin, P.E., Trusov, L.A., Zaitsev, D.D., Tretyakov, Yu.D. and Jansen, M., “Formation of Submicron-Sized SrFe12-xAlxO19 with Very High Coercivity”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials,
Vol. 320, pp. 1068-1072, 2008.
24. Ghasemi, A. and Sepelak, V., “Correlation between Site Preference and Magnetic Properties of Substituted Strontium Ferrite Thin Films”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 323, pp.1727-1733, 2011.
25. Chen, N., Yang, K. and Gu, M., “Microwave Absorption Properties of La-Substituted M-Type Strontium Ferrites”, Journal of Alloys and Compounds, Vol.490, pp. 609-612, 2010.
مواد پیشرفته در مهندسی
دوره 34، شماره 4
اسفند 1394
صفحه 19-31

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار

ارتقاء امنیت وب با وف ایرانی