2.1.1. Cấu trúc vât liêu từ mềm nanô tinh thể
» »
Các vật liệu nano tinh thể là các đa tinh thể một pha hoặc nhiều pha với kích thước hạt tinh thể cỡ nanomet thường thì từ 5 đến 50 nm. Chúng có thể được chế tạo bằng nhiều cách như nghiền cơ năng lượng cao, bằng kĩ thuật lắng đọng hóa học hoặc bằng cách kết tinh từ trạng thái VĐH (có thể thu được trạng thái nano tinh thể ngay sau khi phun băng hoặc qua quá trình ủ nhiệt).
Vật liệu nano tinh thể bao gồm cả vật liệu từ cứng, từ mềm với nhiều loại nền khác nhau như nền Fe, nền Co.... Tuy nhiên, một điều hết sức quan trọng là vật liệu từ mềm có khả năng cho biến thiên entropy lớn. Nên ở đây chúng tôi sẽ đề cập đến vật liệu nanno tinh thể nền Fe được chế tạo thông qua giai đoạn VĐH, cụ thể bằng phương pháp nguội nhanh sau đó được xử lí nhiệt để tạo pha tinh thể. Một ví dụ điển hình là vật liệu Fe73 5CuiNb3Sii3 5B9 được chết tạo bởi Y.Yoshizawa và các đồng nghiệp ở công ty Hitachi Metal (Nhật Bản), và có tên thường gọi là Finemet (Fine Mixture of Metals). Finemet được chế tạo bằng công nghệ nguội nhanh sau đó ủ ở nhiệt độ thích hợp để tạo nên các hạt nano tinh thể ö-Fe(Si) có kích thước chỉ 10 nm trên nền vô định hình còn dư, ngoài ra tùy thuộc vào chế độ xử lý nhiệt còn có thể tìm thấy các đám nhỏ (cluster) giàu nguyên tử Cu giữa các tinh thể, hay sự xuất hiện của các pha borid sắt sẽ làm giảm đặc tính từ mềm của vật liệu. Với cấu trúc này, Finemet có tính chất từ tuyệt vời mà chưa một vật liệu từ mềm nào trước đó có thể có như:
- Có lực kháng từ nhỏ tới cỡ 0,01 Oe
- Độ từ thẩm ụ. có thể đạt tới vài trăm ngàn (có thể lên tới 60000) - Có từ độ bão hòa cao tới 1,2-1,5 T
hao xoáy và cho phép sử dụng ở tần số cao (trong dải KHz thậm chí tới MHz). - Có khả năng chống mài mòn cơ học, chống ăn mòn hóa học rất tốt
Ta có thể thấy các tính chất của Finemet thỏa mãn rất tốt các yêu cầu của vật liệu từ nhiệt ứng dụng vào các máy làm lạnh bằng từ truờng.