تأثير جانشاني Mn-Mg-Ti-Zr بر ويژگي هاي ساختاري و مغناطيسي نانو ذرات BaFe10(MnMgTiZr)1/2O19

Influence of Mn-Mg-Ti-Zr substitution on structural and magnetic characteristics of BaFe10(MnMgTiZr)1/2O19 nanoparticles

نانو ذرات هگزا فريت باريم خالص (BaFe12O19) و نانو ذرات هگزا فريت باريم آلاييده شده با كاتيون هاي منگنز، منيزيم، تيتانيم و زيركنيم با تركيب شيميايي BaFe10(MnMgTiZr)1/2O19 به روش همرسوبي تهيه شد. جهت مطالعه ويژگي هاي ساختاري، مغناطيسي و مايكروويو نمونه ها، از آزمون هاي پراش پرتو ايكس، ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني، مغناطومتر نمونه نوساني و تحليل گر شبكه برداري استفاده گرديد. نتايج آزمون پراش پرتو ايكس نشان مي دهد كه فاز مگنتوپلمبيت در هر دو نمونه تشكيل شده است. با توجه به تصاوير به دست آمده از ميكروسكوپ الكتروني اندازه ذرات كمتر از 100 نانومتر است و با افزودن كاتيون هاي آلاينده افزايش مي يابد. نتايج آزمون مغناطومتر نمونه نوساني نشان داد كه با افزودن كاتيون هاي آلاينده مغناطش اشباع از emu/g29/32 به emu/g51/53 افزايش و وادارندگي از kOe 8/4 به kOe 3/1 كاهش مي يابد. بر اساس نتايج به دست آمده از اندازه گيري هاي مايكروويو، نمونه آلاييده شده داراي بيشترين تلفات بازتاب است. پهناي باند قابل جذب نمونه آلاييده شده در محدوده ي فركانسي باند Ku برابر با 8/3 گيگا هرتز ( در زير dB 20-) به دست آمد. بيشترين تلفات بازتاب اين نمونه در فركانس GHz 39/14 و برابر با dB 29/28- است. بر اساس نتايج به دست آمده از اندازه گيري ها، نانو ذرات هگزا فريت باريم جانشاني شده داراي قابليت استفاده به عنوان ماده جاذب مايكروويو است.

Pure and substituted barium hexaferrite nanoparticles with nominal composition of BaFe12O19 and BaFe10(MnMgTiZr)1/2O19 respectively, were synthesized by co-precipitation method. The structural, magnetic and microwave absorption properties of samples were investigated by X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FESEM), vibrating sample magnetometer (VSM) and vector network analyzer (VNA). The XRD results show that the magnetoplumbite structure for both of samples have been formed. FESEM graphs indicated that the particle sizes were almost less than 100 nm and increased with Mn-Mg-Ti-Zr substitution. The result of hysteresis loops revealed that with adding dopant Ms increased from 32.29 emu/g to 53.51 emu/g and Hc decreased from 4.8 kOe to 1.3 kOe. Based on microwave measurement on reflectivity, doped sample had much more effective reflection loss values than those of undoped ferrite. The absorption bandwidth of doped ferrite was 3.8 GHz (under the reflection loss of -20 dB). It was also found that the maximum reflection loss achieved by doped ferrite was -28.29 dB at frequency of 14.39 GHz. The obtained results reflected that the proposed substituted ferrite can be introduced as electromagnetic wave absorption materials.