АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
ГЛАВА 1. Гексаферрит бария: свойства, структура, применение и методы
получения 7
1.1 Кристаллическая структура 7
1.2 Свойства и применения 8
1.3 Методы получения ферритов 9
1.3.1 Золь-гель метод 9
1.3.2 Соосаждение 10
1.3.3 Твердофазный синтез 11
1.4 Методы получения кристаллов 13
1.4.1 Выращивание монокристаллов из расплава 13
1.4.2 Метод Чохральского 13
1.4.3 Метод вертикальной направленной кристаллизации 15
1.4.4 Метод горизонтальной направленной кристаллизации 17
1.4.5 Метод Вернейля 17
1.4.6 Метод Киропулоса 18
ГЛАВА 2. Экспериментальное получение и исследование свойств частично
модифицированного титаном гексаферрита бария 20
2.1 Оборудование 20
2.1.1 Выскотемпературная печь 20
2.1.2 Установка для измерения электродинамических параметров 21
2.2 Получение частично замещенного титаном гексаферрита бария 23
2.2.1 Получение порошка BaFe12-xTixO19 методом твердофазного синтеза23
2.2.1.1 Тепловые свойства 26
2.2.1.2 Электродинамические свойства 27
2.2.1.3 Структура слоев 32
2.2.2 Получение монокристаллов BaFe12-xTixO19 методом спонтанной
кристаллизации 36
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 40
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 42
Неуклонно растущий темп развития технологий ставит перед учёными задачи, для решения которых требуется разработка материалов обеспечивающих возможность регулирования свойств (магнитных и электрических). Такими материалами являются гексагональные ферриты М- типа. Благодаря своему кристаллическому строению эти материалы обладают анизотропией свойств, высокой частотой естественного ферромагнитного резонанса (ЕФМР), высокими значениями диэлектрической проницаемости и магнитной восприимчивости. Помимо этого, замещение части ионов железа различными легирующими элементами предоставляет возможность модифицировать кристаллическую решётку гексагональных ферритов, тем самым позволяя «настраивать» функциональные характеристики материала под конкретные требования для применения в различных отраслях.
Специалистами в этой области опубликовано множество работ по синтезу и изучению свойств материалов на основе гексаферрита бария. Однако большая часть работ посвящена получению гексагональных ферритов, легированных двумя или более элементами (для соблюдения электронейтральности). Такое модифицирование создает трудности в описании влияния каждого из легирующих элементов на структуру и свойства синтезированного материала.
Актуальность работы. Замещение части ионов железа таким легирующим элементом как титан, позволяет модифицировать свойства - варьировать значения диэлектрической проницаемости и магнитной восприимчивости, дает возможность регулировать частотный диапазон ферромагнитного резонанса. Кроме того, благодаря своему кристаллическому строению этот материал обладает анизотропией свойств, высокой химической стабильностью, коррозионной стойкостью, что делает возможным применение данного материала в промышленности.
Такой подход как регулирование свойств материала посредством варьирования состава, сочетающий этапы синтеза замещенного титаном гексаферрита бария BaFei2.xTixOi9 и последующего исследования структуры и свойств, позволит определить составы с оптимальными характеристиками.
В данной работе был синтезирован замещенный титаном гексаферрит бария BaFei2.xTixOi9 методом твердофазного синтеза. В блоке исследования материала определен химический состав, проведен рентгенофазовый анализ, измерены электромагнитные параметры в диапазоне частот 8-12 ГГц. Исследования показали, что увеличение степени замещения Ti при x от 0.5 до 2.0 вызывает рост диэлектрической проницаемости от 3.5 до 6.2 при x = 0.5-1 и до 10.5 при x = 2.0.
Можно предположить, что этот эффект обусловлен увеличением поляризуемости кристалла вследствие включения ионов Ti4+ с высокой ионной поляризуемостью. Подобный эффект хорошо известен в оптическом спектральном диапазоне, где включение ионов Ti4+ с высокой электронной поляризуемостью в кристаллическую решетку оксида приводит к значительному увеличению показателя преломления [57,58,63]. Однако изменение действительной части магнитной проницаемости в BaFe11.5Ti0.5O19 и BaFe11TiO19 незначительно. Однако в BaFe11.5Ti0.5O19 было обнаружено значительное увеличение мнимой части магнитной проницаемости, что должно увеличивать магнитные потери в этом соединении.
Как правило, легирование титаном BaFe12O19 сильно увеличивает тангенс угла диэлектрических потерь, и, соответственно, BaFe12-xTixO19 можно использовать для создания эффективных поглощающих слоев микроволнового диапазона. Поглощающие свойства слоев могут быть оптимизированы для выбранного частотного диапазона путем варьирования состава и толщины. Кроме того, ферриты BaFe12-xTixO19 могут быть использованы в качестве абсорбционных элементов в таких микроволновых устройствах, как фазовращатели, делители мощности и аттенюаторы.
Также были получены образцы BaFe12-xTixO19 методом спонтанной кристаллизации с добавлением PbO в качестве растворителя. Получены предварительные данные о фазовом и химическом составе. Запланировано более детальное изучение влияния условий кристаллизации из растворов широкого диапазона концентраций полученных ферритов системы Ba1-yPbyFe12-xTixO19.
