بخشی از مقاله
چکیده
نانو ذرات مغناطیسی با توجه به اندازه و خواص فیزیکی منحصر به فرد خود دارای مزایای بسیاری هستند. فریت کبالت به دلیل خصوصیاتی نظیر ناهمسانگردی مغناطو بلوری بالا و میدان پسماند زدای مغناطیسی و آهن ربایش متوسط، یک ماده مناسب جهت کاربردهای مغناطیسی ، به ویژه ضبط مغناطیسی با چگالی بالا محسوب میشود. در این مقاله فریت کبالت به روش سل-ژل تولید گردید و اثر عنصر ساماریوم با درصدهای مختلف بر خواص مغناطیسی و ساختاری آن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از پراش اشعه ایکس نشان داد که با افزایش درصد ساماریوم دانهبندی ریزتر شده و میدان پسماند زدای مغناطیسی و مغناطش اشباع کاهش یافته است.
-1 مقدمه
فریت کبالت توجه زیادی را به دلیل پایداری حرارتی، سختی مکانیکی، میدان پسماند زدای بالا و ثابت ناهمسانگردی مغناطو بلوری بالا در تحقیقات به خود معطوف داشته است.[1-4] این ترکیب سرامیکی با ساختار اسپینل معکوس در بسیاری از کاربردها از جمله دارو رسانی هدفمند، سنسور گاز، کاربردهای نوری الکتریکی و ذخیره سازی اطلاعات مورد استفاده قرار میگیرد. .[5] بر اساس کاربردهای گوناگون فریت کبالت به صورت بالک، لایه نازک و نانو ذرات تولید میشود.
بر اساس اثر فارادی بزرگ در محدوده - 500 400 نانومتر و 700 - 800 نانو متر، فریت کبالت به عنوان یک مادهی مناسب در کاربردهای مغناطو نوری از جمله ضبط مغناطیسی و شکست نور استفاده میشود. استفاده از فریت کبالت به دلیل دمای کوری بالا در کاربردهای ضبط اطلاعات به صورت مغناطیسی حرارتی، یک چالش محسوب میشود. خاصیت جالب دیگر فریت کبالت قابلیت تشعشع مادون قرمز است که میتواند به وسیله تغییر در توزیع و نوع کاتیونهای موجوددر ساختار اسپینل فریت بهبود یابد .[6-8]
با توجه به توضیحات داده شده و اهمیت این ماده در صنعت، از بین روشهای مختلفی چون روش همرسوبی شیمیایی، همرسوبی پاششی هیدرولیز اختیاری در یک سیستم پلیول، سنتز در مایسل های روغن در آب و روش هیدروترمال، روش سل ژل انتخاب گردید.با توجه به این که مواد در شروع فرایند سل-ژل به میزان مولکولی در یکدیگر مخلوط میشوند درجه بالایی از یکنواختی و همگنی در محصول تولید شده به نسبت روشهای دیگر ایجاد میشود .[9-11] با توجه به تحقیقات گسترده در مورد فریت کبالت به عنوان یک ماده مغناطیسی هنوز تحقیق بسیاری جهت بهبود خواص مغناطیسی و اپتیکی آن ماده مورد نیاز میباشد. در این مقاله به تولید نانو ذرات به روش سل-ژل و همچنین اثر افزودن ساماریوم به فریت کبالت به منظور بررسی خواص ساختاری و مغناطیسی آن پرداخته میشود.
-2 روش تحقیق
در این تحقیق جهت تولید پودر فریت کبالت از روش سل-ژل بر مبنای نیتراتهای حاوی یون فلزی استفاده شد. بدین منظور 6 سی-سی محلول یک مولار نیترات آهن 6 آبه را با 3 سیسی نیترات کبالت 6 آبه در دمای 80 درجه سانتیگراد مخلوط کرده و سپس آن را قطره قطره به 15 سیسی اتیلن دیتترا استیک اسید - EDTA - به عنوان عامل کمپلکس ساز میافزاییم. همچنین نیترات ساماریوم1 6 ابه بر مبنای نسبت استوکیومتری به عنوان دوپنت با مقادیر 0 ، 0/05 ، 0/1 و 0/15 به محلولها اضافه شد. مقدار pH محلول توسط افزودن آمونیاک2 بین محدودهی 6/5 -7 ثابت گردید. پس از گذشت 15 دقیقه مقدار 6cc اتیلن گلیکول3 که به دمای 80 درجه سانتیگراد رسیده را به منظور تشکیل زنجیرههای پلیمری، قطره قطره به محلول اضافه میکنیم.
در این مرحله احتیاجی به کنترل pH نیست چون اتیلن گلیکول در محدودهی خنثی میباشد. سپس به محلول اجازه میدهیم تا به وسیله تبخیر به حجم 20 سیسی برسد. پس از گذشت 48 ساعت به منظور پیرسازی محلول و تشکیل کامل زنجیرههای پلیمری، توسط تبخیر حجم محلول را به 2 میلیلیتر میرسانیم. سپس در دمای 300 تا 350 درجه سانتیگراد به منظور حذف مواد آلی آن را حرارت میدهیم تا پودر آمورف حاصل شود. بعد از آن پودر حاصله را در دمای 600 درجه سانتیگراد به مدت 30 دقیقه سینتر میکنیم. بررسی فازی نمونهها توسط دستگاه تفرق اشعه ایکس Bruker مدل D8 Advance توسط اشعهی Cu k صورت پذیرفت و تستهای مغناطیسی توسط دستگاه VSM انجام شد.
-3بحث و نتایج
نتایج حاصل از بررسی فازی نمونههای تولید شده توسط تفرق اشعه ایکس در شکلهای 1 الی 4 مشاهده میشود.
-1طیف تفرق اشعه ایکس مربوط به نمونهی خالص
-2طیف تفرق اشعه ایکس مربوط به نمونه 0,05 درصد دوپنت ساماریوم
-3 طیف تفرق اشعه ایکس مربوط به نمونه 1،0درصد دوپنت
