|
|
|
|
|
|
Главная / Новости / Отрасли ТЭК / Томские ученые выяснили, как улучшить свойства ферритовых материалов
08:52, 9 Декабря 25
Электроэнергетическая Россия Сибирский ФО Томские ученые выяснили, как улучшить свойства ферритовых материалов  Ученые Томского политехнического университета исследовали, как добавление редкоземельных элементов (РЗЭ) с разной концентрацией влияет на формирование и свойства литиевого феррита.
На сегодняшний день, этот материал используют, например, при изготовлении сердечников трансформаторов, антенн, устройств магнитной записи. В перспективе, выявленные политехниками закономерности делают литиевый феррит привлекательным для использования в СВЧ-устройствах, например, в качестве фазовращателей, переключателей, циркуляторов.
Незамещенный литиевый феррит – это магнитомягкий материал, обладающий свойствами – высокой намагниченностью и температурой Кюри (около 630 °C), низкой коэрцитивной силой, делающими его привлекательным для использования в электронике и радиоволновой технике.
Для получения литиевых ферритов используются различные методы. Например, для получения наноразмерных ферритовых порошков при низких температурах применяют химические методы. А для изготовления плотных ферритовых изделий применяют доступный керамический метод, который включает в себя предварительный синтез ферритовых порошков из оксидов и карбонатов и спекание ферритовой керамики при температурах выше 1000 °C.
«Существенным недостатком литиевого феррита является его относительно низкое удельное электрическое сопротивление в плотноспеченных образцах, что приводит к большим диэлектрическим потерям на высоких частотах. Для решения этой проблемы существуют разные подходы, среди которых замещение ионов железа, входящих в решетку литиевого феррита, другими катионами. При этом температура Кюри феррита, определяющая термическую стабильность его свойств на высоких частотах, падает. Например, феррит LiTiZnMn, используемый для СВЧ-устройств в качестве фазовращателя, имеет температуру Кюри около 300 °С, что значительно ниже, чем у незамещенного литиевого феррита. Поэтому существует проблема, связанная с необходимостью получения термически стабильных магнитомягких ферритов с особыми свойствами для сверхвысоких частот. Мы обнаружили, что добавление редкоземельных элементов (РЗЭ) при получении литиевого феррита значительно улучшает его электрические свойства», – говорит заведующая Проблемной научно-исследовательской лабораторией электроники диэлектриков и полупроводников Елена Лысенко.
При этом влияние редкоземельных элементов на свойства ферритов существенно зависит от способа изготовления материалов. Так, образцы ферритов с добавлением редкоземельных элементов, полученные химическими методами, имеют, как правило, замещенную однофазную структуру. В то время как, ферриты с РЗЭ, изготовленные широко распространенным твердофазным методом, могут иметь композитную структуру, в которой вторичная фаза на основе РЗЭ способствует формированию определенных свойств ферритов.
«В нашей работе изучено влияние добавки гадолиния (Gd3+) различной концентрации на микроструктуру и электромагнитные свойства литиевого феррита. Для получения образцов по традиционной керамической технологии использовались оксид железа, карбонат лития и оксид гадолиния. На первом этапе проводился твердофазный синтез при температуре 900 °C для получения ферритизованных порошков. На втором этапе образцы спекались при более высоких температурах – 1100 и 1150 °C – для получения плотной керамики. Затем полученные композитные материалы (Li0.5Fe2.5O4-Gd3Fe5O12) исследовались с помощью рентгенофазового анализа, термогравиметрии, дифференциальной сканирующей калориметрии, сканирующей электронной микроскопии, энергодисперсионной спектроскопии, а также с помощью измерений электрических и магнитных характеристик», – добавляет ученый.
Установлено, что повышение температуры спекания улучшает структурные характеристики материала только при небольших добавках РЗЭ, тогда как увеличение содержания РЗЭ приводит к снижению магнитной проницаемости и намагниченности насыщения за счет уменьшения концентрации магнитной фазы литиевого феррита.
«Полученные результаты показали, что композитные образцы с низкими концентрациями РЗЭ характеризуются достаточно высокими значениями удельной намагниченности и начальной магнитной проницаемости. При этом существенное увеличение удельного электросопротивления (на несколько порядков) таких образцов обеспечило меньшие диэлектрические потери в широком диапазоне частот. Таким образом, введение малых концентраций РЗЭ способствует формированию магнитного композита на основе незамещенного литиевого феррита с высокой температурой Кюри (630 °C) и пониженными диэлектрическими потерями. Полученный результат представляет интерес для использования таких термически-стабильных композитов в СВЧ-устройствах, работающих при повышенных температурах», – подытоживает исследователь.
В исследовании принимали участие сотрудники Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов и Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности ТПУ.
Источник фото: пресс-служба Томского политехнического университета
Все новости за сегодня (27)
|
 Научные разработки школьников «Роснефть-классов» признаны лучшими на всероссийском конкурсе
Школьники «Роснефть-классов» из Оренбуржья заняли четыре призовых места на XXII Всероссийском конкурсе научно-исследовательских работ имени Д.И. Менделеева в Москве. |
|
О проекте
Размещение рекламы на портале
Баннеры и логотипы "Energyland.info" |
|
