تهيه پودر نانومتري فريت منگنز از روش همرسوبي

چكيده

در 60 سال اخير تلاش هاي زيادي براي فهم پديده هاي فيزيكي كه در سيستم هاي شامل ذرات بس ريز ظاهر شده، انجام گرفته است. همچنين تحولات چشمگيري در فناوري اندازه گيري و روش هاي ساخت اين ذرات در مقياس نانومتري صورت گرفته است.

در حال حاضر امكان تهيه ذرات نانومتري به صورت نمونه هاي پودري، فروشارها يا ذرات جا سازي شده در يك زمينه فلزي يا عايق وجود دارد. يكي از خصوصيات اصلي مواد نانو  ساختار ميكروسكوپي آنها مي باشد كه بر ويژگي هاي ماكروسكوپي آنها تأثير زيادي مي گذارد و در نتيجه باعث بوجود آمدن پديده هاي جديد نظري و تجربي در آنها خواهد شد. ساختار ميكروسكوپي مواد نانو به روش تهيه آنها نيز بستگي دارد.

در اين پژوهش پودرهاي نانومتري فريت منگنز به عنوان نمونه اي از فريت هاي نرم از روش همرسوبي شيميايي تهيه گرديد. اين روش برتري هاي بسياري چون رهايي از آلودگي، مخلوط شدن همگن اجزاء تشكيل دهنده و كنترل بر روي اندازه پودر دارد. در اين كار تحقيقاتي پودر نانومتري فريت منگنز با استفاده از نمك هاي آهن و منگنز تهيه شد كه در آن دقت لازم در توزين و فرايند ساخت به عمل آمد. پس از رسوب گيري و شستشوي دوغاب، رسوب در گستره دمائي حدود 80-70 گرم كرده و همزمان عمليات اكسيژن دهي و همزدن را انجام داده تا يون هاي منگنز و آهن اكسيده شوند. بررسي هاي XRD نشان مي دهد كه نه تنها فريت منگنز پس از رسوب گيري تشكيل مي شود بلكه اندازه ذرات آن در گستره نانومتر است. ولي به منظور به دست آوردن محصولي تك فاز، نمونه ها در دماهاي گوناگون تا دماي 1100 پخت داده شد. الگوهاي XRD ي تهيه شده در دماهاي مختلف، محو شدن پيك هاي مربوط به فازهاي ناخواسته را پس از پخت به خوبي نشان مي دهند.

ويژگي برجسته روش همرسوبي شيميايي، تشكيل فاز پودر آسياب شده در دمايي پايين تر از دماي لازم براي دست يابي به همان تركيب در روش متداول سراميكي است كه منجربه جلوگيري از رشد ذرات پودر و در نتيجه تهيه پودرهايي با ابعاد نانومتري مي گردد.

در بخش ديگري از اين پژوهش مغناطش اشباعي و نيروي وادارندگي پودر نانومتري فريت منگنز با رسم منحني پسماند آن اندازه گيري شد و با فريت منگنز حجمي تهيه شده از روش متداول سراميكي مقايسه گرديد. مشاهده شد كه مغناطش اشباعي پودرهاي نانو بسيار كمتر از مغناطش اشباعي نمونه هاي ساخته شده از روش متداول سراميكي است. دليل اين امر بر مبناي مدل مغز- پوسته ذرات مغناطيسي [1] و حضور لايه اسپين شيشه اي مورد بحث قرار گرفته است.

با بررسي هاي انجام گرفته روي اندازه و نيروي وادارندگي ذرات نتيجه گرفته شد كه ذرات تك حوزه اي مغناطيسي هستند و در حالت پايدار قرار گرفته اند.