《軟磁/反鐵磁納米複合顆粒的製備及高頻磁性的調控》是依託首都師範大學，由賀淑莉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：軟磁/反鐵磁納米複合顆粒的製備及高頻磁性的調控
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：賀淑莉
- 依託單位：首都師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
電子元件小型化和高頻化要求其中的磁性材料在GHz頻段具有高磁導率、高共振頻率以及低損耗。受Snoek關係的限制，同時提高材料的共振頻率和高頻下的磁導率一直是國際上公認的難點。本項目提出構建具有核/殼結構的軟磁/反鐵磁納米複合顆粒，軟磁核成分為FeCo或FeNi合金，反鐵磁殼的成分為(NixCo1-x)O，將納米複合顆粒自組裝成薄膜，採用磁場處理使磁各向異性場和交換偏置場垂直，來同時提高共振頻率和磁導率。研究軟磁/反鐵磁納米複合顆粒中軟磁及反鐵磁的成分、尺寸及形狀對薄膜高頻磁性的影響規律，最佳化納米複合顆粒的成分和結構，發展具有優異高頻磁性的新型磁性材料。通過研究交換偏置場和磁各向異性場的大小及方向對磁導率和共振頻率的影響規律，揭示軟磁/反鐵磁納米複合結構中影響共振頻率和磁導率的物理根源，建立新的Snoek關係，為製備具有優異高頻磁性的納米複合顆粒提供理論依據。
結題摘要
磁性材料在高頻磁場下的磁學行為一直是磁性材料研究領域的熱點。我們主要開展了以下工作：1. 本項目構建了含有216個晶粒的軟磁/硬磁交換耦合的模型，用微磁學有限元方法計算了材料的靜態磁化和反磁化行為，同時研究了硬磁相得取向對交換耦合磁體磁性的影響，討論了硬磁相的取向度、軟、硬磁相的含量、晶粒大小及分布對納米複合磁體磁性能的影響，預測了各向異性納米複合磁體的磁能積可高達75 MGOe，為目前工業化生產各向異性納米複合磁體提供了理論參考依據。2. 本項目採用高溫有機溶劑法合成了具有反鐵磁性的Fe3BO5納米棒，該納米棒由具有多重孿晶結構的納米顆粒定向生長得到。在此基礎上，嘗試用Co元素取代Fe3BO5納米棒中部分Fe元素，摻Co的納米棒中反鐵磁成分與鐵磁成分共存，該納米棒表現出明顯的交換偏置行為，當Co含量為0.01時，該納米棒在室溫下具有800Oe的矯頑力，10K時的矯頑力達到2000Oe，居里溫度高達560K，交換各向異性的引入導致納米棒的各向異性增大，有望提高其鐵磁共振頻率，在高頻下表現出優良的特性。我們從微觀結構上分析了鐵磁性的來源，認為Co的加入占據了Fe2和Fe4的位置，增強了Ladder之間的交換作用，導致了鐵磁成分。該納米棒在高頻和生物醫學領域有著重要的套用。3.開展了尺寸和成分可控的MnFe2O4納米顆粒的製備研究，構建了MnFe2O4/dye/SiO2 納米複合結構，標定了有機染料的螢光強度對溫度的依賴關係，利用有機染料螢光強度的變化測定了MnFe2O4/dye/SiO2 納米複合結構在交變磁場中的溫度變化，結果表明，磁性納米顆粒在射頻場中的產熱高度局域化。該納米複合顆粒表現出優異的交流磁性，在微波和生物醫學領域有巨大的潛在套用。 4.採用高溫有機溶劑法製備了Fe3Se4、Fe7Se8、FeSe2納米顆粒，並通過改進反應條件將納米顆粒的尺寸降為20 nm 左右，這些納米顆粒在室溫下和低溫下均有表現出了優異的磁性能。此外我們系統研究了納米結構的FeSe合金的相組成與回流溫度和回流時間的關係。納米結構的FeSe化合物具有奇異的電學性質和優異的磁學性質，它們在微波領域有著重要的套用前景。
