بخشی از مقاله
چکیده
در تحقیق حاضر به ساخت و بررسی ویژگی هاي ساختاري و جذب امواج مغناطیسی باریم فریت هگزاگونال و کامپوزیت در هم تن یده آن با اکسید گرافن پرداختهشدهاست. نمونهها با استفاده از روش سل-ژل تهیه شدند. براي بررسی تاثیر حضور اکسید گرافن در ویژگیهاي ساختاري و جذب امواج در نمونههاي تهیه شده از مشخصه یابی هایی از جمله FESEM,XRD و VNA1 در نمونهها انجام شد. بررسی نتایج نشان میدهد که سایز نانو ذرات بین 20تا 50 نانومتر و داراي فاز هگزاگونال هستند.
گرافن درهم تنیده با باریم فر یت شبکه هاي رسانایی را براي بهبود ضریب دي الکتریک و مغناطیسی تشکیل دادها ند. حداکثر م یزان ا تلاف براي GO / BF ،-10 د سی بل در 9 گیگاهرتز در محدوده فرکانسی 18-2 گیگاهرتز بود. ساختار GO / BF درهم تنیده میتواند ا مواج فرودي را از طر یق باز تاب چندگا نه درون ساختارهاي سه بعدي تلف کند. رسانایی بالا شبکههاي سه بعدي GO BF در هم تنیده منجر به اتلاف انرژي در قالب حرارت از طریق اصطکاك مولکولی و از دست دادن دي الکتریک می شود.
کلمات کلیدي باریم فریت، اکسید گرافن، جاذب امواج ماکروویو،سل ژل
مقدمه
مواد جاذب امواج الکترومغناطیس به موضوع داغ محققان در سال هاي اخیر تبدیل شده است پتانسیل کاربردهاي برجسته در زمینه هاي بسیاري نظیر دستگاه هاي الکتریکی ،صفحه نمایش موبایل و کابرد هاي نظامی دارد. پیشرفت در نانوکامپوزیتها، بخصوص مواد با پایه کربن، در زمینه جذب امواج الکترومغناطیس بسیار پراهمیت است. گرافن یکی از مواد کربنی سبک و رساناي خوب الکتریکی است که داراي خواص بسیار خوب مکانیکی، اپتیکی، حرارتی و الکتریکی است.
بهطور خاص ثابت ديالکتریک بالا وظرفیت الکترونهاي آزاد با قطبش حالت سکون از گرافن یک پتانسیل اتلافکنندهي دي الکتریک ساخته است که میتواند به طورگستردهاي در زمینه جذب امواج الکترومغناطیس بکار رود. علاوه براین، اکسید گرافن - GO - حامل ایده آلی است چون از تعداد زیادي از گروه هاي عملگر قطبی، مساحت رویه و یونهاي ظرفیتی تبادل را شامل میشود.در حال حاضر اکسید گرافن جز مواد جاذب امواج الکترومغناطیسی است که با دیگر مواد جاذب ترکیب میشود.
روش تولید نانوکامپوزیت
در این پژوهش نانو ذرات فریت باریم وکامپوزیت شده آن با اکسید گرافن به روش سل-ژل خوداحتراقی تهیه شد؛ که در آن نیترات آهن :نیترات باریم : اسید سیتریک : اکسیدگرافن به نسبت جرمی 0.4:13:1:10 استفاده شد. هرکدام جداگانه در آب دیونیزه حل شد و سپس باهم ترکیب شدند و در نهایت آمونیوم هیدروکسید به محلول اضافه شد تا pH آن مساوي 7 شد.سل کلوئیدي به مدت 3 ساعت در حمام روغن سیلیکون در دماي 80 درجه قرار گرفت و پس از آن ژل حاصل به مدت 2 ساعت در آون با دماي 150 درجه سانتیگراد خشک شد،پودر حاصل در کوره تا دماي 900 درجه به مدت 2 ساعت قرار گرفت.
نتایج و بررسی نتایج
در ابتدا از نانو ذرات فریت باریم و کامپوزیت آن با اکسید گرافن آنالیز FESEM به عمل آمد که نتایج آن به ترت یب در شکل 1 و 2 نشان داده شده است. با توجه به شکل 1 اندازه نانوذرات باریم فریت بین 20 تا 50 نانومتر است و در شکل 2 نانو ذرات باریم فر یت با گرافن را نشان میدهد. همانطور در تصویر مشخص است نانو ذرات فریت باریم به طور کامل با لایههاي اکسیدگرافن درهم تنیده شده اند.
نانوذرات فریت باریم کامپوزیت شده با اکسید گرافن
آنالیز XRD را نشان می دهدشدت این پیک ها براي باریم فریت در زاویه هاي 40و 60 درجه وجود دارد که نشان دهنده تشکیل بلورهاي هگزاگونال براي این نانو ذرات است.درکامپوزیت با گرافن پیک گرافن به آن اضافه شده است که نشان دهنده این است که اتصال بین گرافن اکساید و باریم فریت صورت گرفته و عنصرکربن وارد ساختار بلور فریت نشده است.آنالیز VNA را نشان می دهد که در آن میکنید بیشترین میزان جذب براي باریم فریت خالص است. بیشترین جذب را در حدود فرکانس 16 گیگاهرتز است این میزان جذب هماهنگی زیادي با نمودارهاي گزارش شده براي ا ین ماده دارد.
نیم پهناي جذب آن از حدود فرکانس 14 گیگاهرتز تا 18 گیگا هرتز را شامل میشود. این پهناي وسیع به دل یل توز یع تقریبا یکنواخت نانوذرات با سایز بین 20 تا 50 نانومتر است که در تصویر SEM نمونه کاملا واضح ا ست و انت ظار ما را براي ا ین پ هن شدگی برآورده کرد.در نمونه کامپوزیت شده باریم فریت با اکسید گرافن که در تصویر با GO/BF مشخص شده است. بی شترین جذب در حدود فرکانس 9 گیگا هرتز دیده میشود. وجود نیم پهنا از فرکانس 8 گیگاهرتز تا 11 گیگا هرتز نشان دهنده همگنی این کامپوز یت و یکنواختی سایز نانو ذرات در این نمونه است. با مقایسه نمودار جذب باریم فریت خالص و کامپوزیت باریم فریت با اک سیدگرافن می توان عامل این جابهجایی در پیک جذب را حضور اکسیدگرافن در این کامپوزیت دانست.
