اثر جانشانی کاتیون Gd بر خواص ساختاری و الکترومغناطیسی هگزافریت باریم نوع Z

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

دوره 16، شماره 3 - شماره پیاپی 62، آبان 1401، صفحه 71-79   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

محمد جزیره پور¹؛ احمد پوربافرانی^{* 1}؛ زینت میرزایی²

¹استادیار، دانشکده الکتروسرام و مهندسی برق، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، ایران.

²دانشجوی کارشناسی ارشد، علوم و فناوری نانو (نانوفیزیک)، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، ایران.

چکیده

در این تحقیق اثر جانشانی کاتیون گادولونیوم بر خواص ساختاری و الکترومغناطیسی ترکیب هگزافریت باریم نوع Z مورد بررسی قرار گرفت. این گروه از ترکیب­ها به صورت Ba₃Co_2-xGd_xFe₂₄O₄₁ و به ازای مقادیر جانشانی 0، 1/0، 3/0، 5/0، 8/0 و 2/1 با استفاده از روش آسیاب‌سر پرانرژی تولید شدند. برای بررسی دمای تشکیل فاز و اثر اندازه­ی ذرات بر خواص این ترکیب، از نمونه­ی Ba3Co1_.6Gd_0.4Fe₂₄O₄₁ آنالیزهای پراش پرتوایکس (XRD) و تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) گرفته شد. به‌منظور بررسی خواص الکترومغناطیسی این ترکیب­ها، قسمت­های حقیقی و موهومی ضرایب گذردهی الکتریکی ( ) و نفوذپذیری مغناطیسی ( ) نمونه­ها توسط آنالیزگر برداری شبکه (VNA) اندازه­گیری شد. با استفاده از این ضرایب، نمودارهای اتلاف بازتابی ترکیبات در محدوده­ی فرکانسی GHz 18-1 ترسیم شد. با بررسی نمونه‌ها از  لحاظ بیشترین میزان شدت جذب و پهنای باند به‌طور هم­زمان؛ در باندهای فرکانسی S و  نمونه‌ی با  جانشانی  به مقدار 5/0=x، در باند  نمونه‌ی با 3/0=x، در باند X نمونه‌ی با 1/0=x  و در باند Ku نمونه‌ی با 2/1=x  به ‌عنوان نمونه‌های بهینه انتخاب‌ شدند (GHz 2-1S:، GHz 4-2 : ، GHz 8-4: ، GHz 12-8X: ، GHz 18-12Ku:).

کلیدواژه‌ها

آسیاب‌سر پرانرژی؛ جذب مایکروویو؛ گذردهی الکتریکی؛ نفوذپذیری مغناطیسی؛ هگزافریت باریم نوع Z

مراجع

[1] م. نصر اصفهانی، "تأثیر ابعاد ذرات بر روی خواص جذبی امواج رادار در کامپوزیت­های نانو ساختار فریت نوع Z / پلیمر"، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، دوره 7، شماره 1، صفحه 86-81، 1392.

 

[2] ز. میرزایی، م. جزیره پور و ا. پوربافرانی، "بررسی خواص الکترومغناطیسی و جذب ماکروویو هگزافریت نوع Z با جانشانی روی"، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، دوره 14، شماره 3، صفحه 70-61، 1399.

 

[3] Z. W. Li, M. J. Chua & Z. H. Yang, "Studies of static, high-frequency and electromagnetic attenuation properties for Y-type hexaferrites Ba₂Cu_xZn_2−xFe₁₂O₂₂ and their composites". Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol. 382, pp. 134–141, 2015.

 

[4] Y. Bai, J. Zhou, Z. Gui & L. Li, "An investigation of the magnetic properties of Co₂Y hexaferrite". Materials Letters, vol. 57, no. 4, pp. 807–811, 2002.

 

[5] G. Mu, N. Chen, X. Pan, H. Shen & M. Gu, "Preparation and microwave absorption properties of barium ferrite nanorods". Materials Letters, vol. 62, no. 6–7, pp. 840–842, 2008.

 

[6] A. Manhas & M. Singh, "Remarkable room temperature magnetic behaviour of ferroxplana Sr-Cu-Zn doped Z-type hexaferrites". Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol. 503, p.166640, 2020.

 

[7] X. Huo, H. Su, Y. Wang, Y. Li & X. Tang, "Effects of Zn substitution on high-frequency properties of Ba_1.5Sr_1.5Co_2-xZn_xFe₂₂O₄₁ hexaferrites". Ceramics International, vol. 47, no. 12, pp.17120-17127, 2021.

 

[8] M. Kumar Manglam & M. Kar, "Effect of Gd doping on magnetic and MCE properties of M-type barium hexaferrite". Journal of Alloys and Compounds, p. 163367, 2021.

 

[9] S. Kolev, P. Peneva, K. Krezhov, T. Malakova, C. Ghelev, T. Koutzarova, D. Kovacheva, B. Vertruyen, R. Closset, L. Maria Tran & A. Zaleski, "Structural, Magnetic and Microwave Characterization of Polycrystalline Z-Type Sr₃Co₂Fe₂₄O₄₁ Hexaferrite". Materials, vol. 13, no. 10, p. 2355, 2020.

 

[10] K. Singha, R. Jasrotia, V. P. Singh, M. Chandel, R. Kumar & S. Kalia, "A study of magnetic properties of Y–Ni–Mn substituted Co₂Z-type nanohexaferrites via vibrating sample magnetometry".  Journal of Sol-Gel Science and Technology, vol. 97, no. 2, pp. 373-381, 2021.

 

[11] J. Xu, G. Ji, H. Zou, Y. Zhou & S. Gan, "Structural, dielectric and magnetic properties of Nd-doped Co₂Z-type hexaferrites". Journal of Alloys and Compounds, vol. 509, no. 11, pp. 4290–4294, 2011.

 

[12] R. Joshi, C. Singh, J. Singh, D. Kaur & S.B. Narang, "A study of microwave absorbing properties in Co–Gd doped M-type Ba–Sr hexaferrites prepared using ceramic method". Journal of Materials Science: Materials in Electronics, vol. 28, no. 16, pp. 11969-11978, 2017.

 

[13] S. B. S. Magham, M. Sharma, S. R. Shannigrahi, Hui Ru Tan, V. Sharma, Yu Song Meng, S. Idapalpati, R. V. Ramanujan & D. V. M. Repaka, "Development of Z-type hexaferrites for high frequency EMI shielding applications". Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol. 441, pp. 303-309, 2017.

 

[14] P. N. Dhruv, R. C. Pullar, C. Singh, F. E. Carvalho, R. B. Jotania, S. S. Meena & J. Singh, "Design and development of Ga-substituted Z-type hexaferrites for microwave absorber applications: Mössbauer, static and dynamic properties". Ceramics International, vol. 47, no. 1, pp. 1145-1162, 2021.

 

[15] P. N. Dhruv, S. S. Meena, R. C. Pullar, F. E. Carvalho, R. B. Jotania, P. Bhatt, C. L. Prajapat, J. P. B. Machado, T. C. Rao & C. B. Basak, "Investigation of structural, magnetic and dielectric properties of gallium substituted Z-type Sr₃Co_2-xGa_xFe₂₄O₄₁ hexaferrites for microwave absorbers". Journal of Alloys and Compounds, vol. 822, p. 153470, 2020.

 

[16] Z. W. Li, Y. P. Wu, G. Q. Lin & L. Chen, "Static and dynamic magnetic properties of CoZn substituted Z-type barium ferrite Ba₃Co_xZn_2-xFe₂₄O₄₁ composites". Journal of magnetism and magnetic materials, vol. 310, no. 1, pp. 145–151, 2007.

 

[17] H. Zhang, J. Zhou, Y. Wang, L. Li, Z. Yue & Z. Gui, "The effect of Zn ion substitution on electromagnetic properties of low-temperature fired Z-type hexaferrite". Ceramics international, vol. 28, no. 8, pp. 917–923, 2002.

 

[18] Y. Bai, J. Zhou, Z. Gui & L. Li, "Frequency dispersion of complex permeability of Y-type hexagonal ferrites". Materials Letters, vol. 58, no. 10, pp. 1602–1606, 2004.

 

[19] J. Huo, L. Wang & H. Yu, "Polymeric nanocomposites for electromagnetic wave absorption". Journal of materials science, vol. 44, no. 15, pp. 3917–3927, 2009.

 

[20] M. Jazirehpour & S. A. Seyyed Ebrahimi. "Carbothermally synthesized core–shell carbon–magnetite porous nanorods for high-performance electromagnetic wave absorption and the effect of the heterointerface". Journal of Alloys and Compounds, vol. 639, pp. 280-288, 2015.

 

[21] D. Basandrai, R. K. Bedi, A. Dhami, J. Sharma, S. B. Narang, K. Pubby, A. Gupta & A. K. Srivastava, "Aluminum and chromium substituted Z-type hexaferrites for antenna and microwave absorber applications".  Journal of Sol-Gel Science and Technology, vol. 85(1), pp.59-65, 2018.