CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU FERIT LỤC GIÁC LOẠ IM
1.3. Một số kết quả nghiên cứu và ứng dụng trong những năm gần đây về hạt
1.3.1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Ngày nay, các ferit lục giác đƣợc ứng dụng rất nhiều trong nhiều lĩnh vực, chính vì vậy mà có rất nhiều các nghiên cứu về tính chất cũng nhƣ các phƣơng pháp chế tạo ferit loại M đƣợc quan tâm. Hiện nay các cơng trình nghiên cứu về vật liệu này khá phong phú nhƣ: vật liệu dạng màng mỏng, sợi [17]...và đặc biệt là dạng hạt với kích thƣớc dƣới micromét và thậm chí là nanomét do khả năng ứng dụng lớn trong nhiều lĩnh vực đời sống và sản xuất cũng nhƣ nhu cầu sử dụng các thiết bị với
kích thƣớc nhỏ [24] [27].... Theo thống kê trong những năm gần đây có khoảng 30 cơng trình nghiên cứu về hạt ferit lục giác siêu mịn trong một năm.
Năm 2013, Mansoureh Ganjali cùng các cộng sự nghiên cứu chế tạo hạt stronti ferit bằng phƣơng pháp đồng kết tủa ở nhiệt độ 8000C và 10000C trong 2 giờ ở trong khơng khí. Các mẫu sau khi chế tạo đƣợc nung thiêu kết ở nhiệt độ 8000C và 10000C trong thời gian 2 giờ trong khơng khí. Kết quả cho thấy kích thƣớc hạt tăng từ 80 nm đến 120 nm khi nhiệt độ tăng từ 8000C đến 10000
C. Từ độ bão hòa đạt từ 27,34 emu/g với mẫu nung ở 8000C và 60,53 emu/g nung ở 10000C; từ độ bão hòa tăng là do kích thƣớc hạt tăng khi nhiệt độ thiêu kết tăng. Lực kháng từ đạt 4,9 kOe tại 8000C và 5 kOe tại 10000C, điều này đƣợc giải thích là do dị hƣớng từ tinh thể tăng khi nhiệt độ tăng [18].
Năm 2014, Yat Choy Wong cùng các cộng sự đã nghiên cứu chế tạo SrM bằng phƣơng pháp sol – gel; mẫu đƣợc nung ở nhiệt độ 8000C và 10000C trong 96 giờ sau đó nghiền và để nguội trong khơng khí. Kết quả cho thấy ở cả hai nhiệt độ nung đều cho kích thƣớc trung bình là 200 nm. Lực kháng từ của mẫu tƣơng đối cao 6250 Oe tại nhiệt độ nung 8000C và tại 10000C là 4500 Oe, điều này đƣợc giải thích là do nhiệt độ nung cao nên ảnh hƣởng tới kích thƣớc hạt do đó ảnh hƣởng đến lực kháng từ; ngồi ra sự có mặt của oxit sắt dƣ (Fe2O3) cũng ảnh hƣởng tới độ lớn của lực kháng từ vì Fe2O3 có từ trƣờng mạnh, mẫu ủ ở nhiệt độ thấp có sự hình thành Fe2O3 làm cho lực kháng từ tăng. Từ độ bão hòa và từ độ dƣ của SrM ở 8000C tƣơng ứng là 59 emu/g và 34 emu/g, trong khi mẫu nung ở nhiệt độ cao 10000
C là 85 emu/g và 48 emu/g. Từ độ bão hòa ở 8000C thấp có thể là do kích thƣớc hạt nhỏ hơn so với mẫu ủ ở nhiệt độ cao hơn (10000C) [30]. So sánh tính chất từ của SrM tổng hợp bằng các phƣơng pháp khác nhau của một số nghiên cứu đƣợc liệt kê trong bảng 1.8.
Bảng 1. 7: So sánh đặc điểm từ tính và kích thước hạt của ferit stronti trong một số tài liệu.
Phƣơng pháp tổng Nhiệt độ nung thiêu
Từ độ bão
hợp kết (0C) (emu/g) từ (kOe) hạt (nm) Đồng kết tủa [20] 1200 58,8 5,612 67 Đồng kết tủa [18] 1000 60,53 5 120 Đồng kết tủa [6] 900 47,5 5,45 230
Thủy phân nhiệt [19] 1000 39 2,4 150
Sol – gel [30] 800 59 6,25 200
Sol – gel [30] 1000 85 4,5 200
Nhằm nâng cao và thay đổi các tính chất của hạt ferit lục giác cho phù hợp với từng mục đích ứng dụng, nên ngồi các nghiên cứu về các phƣơng pháp chế tạo hạt ferit lục giác có kích thƣớc nanomet với tính ổn định cao, tính chất từ tốt, độ đồng đều cao và bền với mơi trƣờng, thì hiện nay ngƣời ta hƣớng tới pha tạp các nguyên tố khác vào các vị trí của ion Sr2+ và Fe3+ hoặc cả hai.
Năm 2001, Xiansong Liu cùng cộng sự của mình đã có nghiên cứu về sự ảnh hƣởng của ion đất hiến La3+
lên tính chất từ của Sr ferit. Nghiên cứu này thay thế ion Sr2+ bởi ion La3+ theo công thức Sr1-xLaxFe12O19 đƣợc tổng hợp bằng phƣơng pháp gốm với nhiệt độ thiêu kết cao 12400C, kết quả cho thấy từ độ bão hòa và lực kháng từ tăng dần khi tăng nồng độ La3+. Từ độ đạt giá trị lớn nhất 69,8 emu/g tại x = 0,2, lực kháng từ đạt giá trị lớn nhất 4107 Oe tại x = 0,3. Khi x > 0,30 thì lực kháng từ giảm dần [29].
Năm 2013, Deepti V. Ruikar nghiên cứu sự ảnh hƣởng của ion Co2+ lên tính chất từ của stronti ferit theo công thức SrCoxFe1-xO19 (0 x 1) bằng phƣơng pháp đồng kết tủa tại nhiệt độ 8500
C. Mẫu thu đƣợc có kích thƣớc khoảng 32 ÷ 55 nm, kích thƣớc giảm và độ đồng đều tăng khi tăng nồng độ Co. Lực kháng từ giảm từ
tối đa tại x = 0,3 sau đó tăng lên. Điều này có thể giải thích là do ion Co2+ (4 µB) thay thế vào vị trí của ion Fe3+ (5 µB) [8].
Năm 2013, Jianfeng Dai đã nghiên cứu ảnh hƣởng của La và Co lên tính chất từ của các sợi nano ferit. Mẫu Sr1-xLaxFe12-xCoxO19 (x = 0,12) đƣợc chế tạo bằng phƣơng pháp sol – gel với nhiệt độ ủ từ nhiệt độ 900 đến 10000C trong 2 giờ cho thấy các mẫu siêu mịn, đƣờng kính của sợi tăng khi nhiệt độ nung tăng và có tính chất từ tốt. Tại nhiệt độ 9500C tính chất từ là tốt nhất với lực kháng từ là 6,26 kOe, từ độ bão hịa 70,76 emu/g, kích thƣớc hạt nhỏ cỡ 39,3 nm [15].
Với phƣơng pháp sol – gel, Shahid M. Ramay chế tạo mẫu SrPbxFe12-xO19 (x = 0,01; 0,2; 0,3; 0,4) tại nhiệt độ thiêu kết 8000C trong 2 giờ. Kết quả cho thấy, hạt có kích thƣớc nhỏ hơn (kích thƣớc trung bình khoảng 29 nm) với độ đồng đều cao. Từ độ bão hòa giảm từ 63,33 emu/g xuống cịn 41,62 emu/g, trong khi đó lực kháng từ tăng từ 2,36 Oe lên 6,015 Oe khi tăng nồng độ Pb. Nguyên nhân là do ion Pb2+ thay thế vào vị trí của ion Fe3+ làm giảm tƣơng tác trao đổi và giảm mômen từ của mẫu do đó từ độ bão hịa giảm [26].
Bằng phƣơng pháp đồng kết tủa, J.F. Wang đã nghiên cứu các hạt SrM siêu mịn khi pha tạp Sm nung ở nhiệt độ 8500C trong 2 giờ, các hạt thu đƣợc kích thƣớc khoảng 80 nm, lực kháng từ xấp xỉ giá trị lý thuyết 6635 Oe và từ độ bão hòa đạt 63,07 emu/g thu đƣợc tại các mẫu của Sm3+/Sr2+= 1/14 [14].