توليد و مطالعه خواص ساختاري و الكترومغناطيسي نانوساختارهاي هسته-پوسته آهن-كربن

Synthesis and study of the structural and electromagnetic properties of iron-carbon core-shell nanoparticlesSynthesis and study of the structural and electromagnetic properties of iron-carbon core-she

در مقاله حاضر، نانوذرات هسته-پوسته آهن-كربن با استفاده از يك راكتور نيمه‏خودكار و به‌روش تخليه قوس الكتريكي توليد شده‌اند. خصوصيات ساختاري ذرات توليدشده با استفاده از پراش اشعه ايكس (XRD)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني (FESEM) و ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM) مطالعه شدند. سازوكار تشكيل ذرات هسته-پوسته در فرآيند تخليه قوس الكتريكي نيز مورد بررسي قرار گرفته است. در پلاسماي ايجاد شده در فرآيند توليد، ذرات حاوي تركيب Fe-C در يك اتمسفر غني از كربن شكل مي‏گيرند. ميزان كربن موجود در آلياژ آهن در فاز مايع، بيش از حد انحلال‌پذيري جامد است. بنابراين، با كاهش دماي كاتد، كربن اضافي از آلياژ پس‏رانده ‌شده و ايجاد يك لايه كربني در اطراف ذرات آهن مي‏نمايد. خصوصيات مغناطيسي استاتيك و خواص الكترومغناطيسي ديناميك مواد توليدشده در بازه فركانسي 1 تا 18 گيگاهرتز مورد مطالعه قرار گرفته و قابليت جذب امواج مايكروويو توسط آن‏ها بررسي شده است.

In this study, carbon coated iron particles were synthesized by a DC arc-discharge method using a semi-automatic homemade reactor. The produced particles were studied using X-Ray diffraction, field-emission scanning electron microscope (FESEM) and transmission electron microscope (TEM). The production mechanism for core-shell particles in arc-discharge process was investigated. In production process and inside the created plasma, between anode and cathode, Fe-C particles are formed in a carbon-rich atmosphere. The carbon content of the iron alloy in liquid phase is more than the solid solubility. So, by decreasing cathode temperature, the excess carbon is ejected from the alloy and forms a carbon layer around the iron particles. The static and dynamic magnetic properties, in 1-18 GHz frequency range, were investigated and radar absorbing properties of the core-shell particles were studied.