ساخت و بررسی خواص ساختاری، مغناطیسی و جذب امواج الکترومغناطیسی در نانوکامپوزیتهای فریتی
چکیده
امروزه بهبود خواص مغناطیسی مواد به یک مرحله¬ی بحرانی نزدیک شده است، چرا که کشف مواد جدید به منظور رسیدن به کارایی بیشتر روزبه روز مشکل و مشکل¬تر می شود. مواد نانوکامپوزیتی نسل جدیدی از مواد هستند که با ترکیب مواد مختلف در مقیاس نانو، دسترسی به ویژگی¬هایی را که در مواد تک فاز قابل دسترس نیستند فراهم می¬کنند. مواد نانوکامپوزیتی کاربردهای گسترده¬ای در مغناطیس¬های دائمی، مواد نانو بلوری مغناطیسی نرم، جاذب امواج الکترومغناطیسی، سلول های خورشیدی، بیومواد، ابزارهای مورد استفاده در ناحیه ی مایکروویو و ... دارند. در این تحقیق، نانوکامپوزیت¬ها و نانو ساختارهای فریتی به منظور کاربرد در مغناطیس¬های تبادلی و جاذب امواج الکترومغناطیسی در محدوده¬ی مایکروویو ساخته شده و ویژگی¬های ساختاری و مغناطیسی آن ها مورد بررسی قرار گرفته است. این تحقیق شامل سه بخش اصلی است؛ در ابتدا نانوکامپوزیت¬های متشکل از نانوذرات فریت استرانسیوم و اکسید روی zno، به منظور بررسی خواص جذب مایکروویو مورد مطالعه قرار خواهد گرفت و سپس خواص مغناطیسی و ساختاری نانوکامپوزیت¬های متشکل از نانوذرات فریت¬های سخت و نرم نظیر فریت استرانسیوم با ساختار بلوری srfe10.5o16.75 و فریت کبالت – روی با ساختار بلوری co0.9 zn0.1 fe2o4 به منظور بررسی رفتار جفت شدگی تبادلی و خاصیت جذب امواج مایکروویو، مورد مطالعه قرار می گیرد. در بخش اول این تحقیق از نانوذرات فریت استرانسیوم به عنوان فاز مغناطیسی سخت و از نانوذرات zno به عنوان فاز نیمه رسانای مورد نظر برای تهیه نانوکامپوزیت¬های فریت - نیمه رسانا استفاده می شود. در این بخش از تحقیق سعی بر این است تا با بهینه کردن خواص مغناطیسی و ساختاری نانوکامپوزیت مورد نظر تا حد ممکن، میزان جذب مایکروویو و پهنای باند مورد نظر در باندهای فرکانسی x و ku افزایش یافته و جذب در ناحیه فرکانسی گسترده تری زیر حد db 20- (99 درصد جذب در ماده) حاصل شود. در بخش دوم این تحقیق از نانوذرات فریت استرانسیوم به عنوان فاز مغناطیسی سخت و فریت کبالت – روی به عنوان فاز مغناطیسی نرم برای تهیه نانوکامپوزیتهای فریتی استفاده می شود. هر یک از این دو ماده بر اساس روش سل – ژل تهیه می شود. انتخاب دمای تکلیس، انتخاب استوکیومتری و انتخاب عامل کمپلکس ساز در ساخت نانوذرات فریت استرانسیوم و فریت کبالت – روی به منظور تشکیل فاز خالص از مواد مورد نظر و بهینه شدن خواص مغناطیسی به خصوص افزایش hc در فریت استرانسیوم و افزایش مغناطش اشباعی ms در فریت کبالت – روی که مناسب برای کاربرد در مغناطیس های تبادلی است، می باشد. در این بخش از تحقیق سعی می شود تا با افزایش میدان وادارندگی فاز مغناطیسی سخت و همچنین افزایش مغناطش اشباعی فاز مغناطیسی نرم تا حد ممکن، سطح منحنی پسماند و در نتیجه انرژی مغناطیسی نانوکامپوزیت حاصل از این دو فاز، افزایش یابد و جفت شدگی تبادلی بین گشتاورهای مغناطیسی دو فاز مغناطیسی سخت و نرم پدید آید و در ادامه میزان جذب مایکروویو در محدوده¬ی فرکانسی ghz 18-2 به خصوص در باندهای فرکانسی x و ku بررسی می¬شود. در این ساختار انرژی مغناطیسی به مقدار 53 درصد نسبت به فاز مغناطیسی سخت اولیه بهبود یافته است. در بخش سوم این تحقیق کامپوزیت¬های باریم استرانسیوم تیتانات/ فریت کبالت- روی در محیط پارافین مورد مطالعه قرار می¬گیرد. در این قسمت میزان تاثیر درصد سه عامل موجود در این کامپوزیت بر میزان جذب مایکروویو در محدوده¬ی ghz 18-2 بررسی می¬شود. در این بخش هر دو عامل اتلاف مغناطیسی و دی¬الکتریکی به طور همزمان در ماده¬ی جاذب فعال می¬شوند.