ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРНЫХ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КОМПОЗИТОВ ФЕРРОМАГНЕТИК-ДИАМАГНЕТИК, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ МОДИФИЦИРОВАННОГО ХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ

СВЧ электромагнитные характеристики композитов типа ферромагнетик-парамагнетик, ферромагнетик-диамагнетик могут быть изменены путем варьирования концентрации диамагнитных (парамагнитных) и ферромагнитных составляющих. Для реализации задачи по внедрению в производство таких композитов требуется проведение исследований по поиску эффективных и простых технологий синтеза, позволяющих варьировать содержание компонентов с различными магнитными характеристиками. В данной работе продемонстрирован простой метод получения композитов ферромагнетик ((NiZn)Fe₂ O₄ )-диамагнетик (ZnO) методом модифицированного химического осаждения с последующим отжигом. Также проведено комплексное исследование структурных и электромагнитных характеристик экспериментальных образцов. Методом рентгеновской дифракции было выявлено, что фазовый состав финальных образцов представлен исключительно диамагнитной и ферромагнитными фазами. Методом сканирующей электронной микроскопии было установлено, что после термического отжига порошки имеют субмикронные размеры со средним размером 100–137 нм. Методом вибрационной магнитометрии были измерены петли магнитного гистерезиса, анализ которых показал, что увеличение концентрации диамагнитной фазы приводит к росту значения коэрцитивной силы композитов. Измеренные микроволновые спектры комплексной магнитной проницаемости показывают, что путем изменения соотношения между ферромагнитной и парамагнитной фазами возможна реализация сдвига частоты естественного ферромагнитного резонанса. Также через расчет коэффициента отражения на металлической пластине показано, что полученные композиты могут быть использованы как основа для новых радиопоглощающих материалов. Помимо этого, синтезированные порошки могут быть также применены для создания СВЧ-приборов, СВЧ-антенн.

1. Бондалетова Л.И., Бондалетов В.Г. Полимерные композиционные материалы (часть 1): Учебное пособие // Томск: Изд-во Томского политехнического университета. – 2013. – C. 118.

2. Михайлин Ю.А. Специальные полимерные композиционные материалы. – 2009.

3. Lagarkov A.N., Rozanov K.N. High-frequency behavior of magnetic composites // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. – 2009. – V. 321. – No. 14. – P. 2082–2092.

4. Chairi M., El Bahaoui J., Hanafi I., Mata Cabrera F., Di Bella G. Composite Materials: A Review of Polymer and Metal Matrix Composites, Their Mechanical Characterization, and Mechanical Properties // Next Generation Fiber-Reinforced Composites-New Insights. – 2023.

5. Tang D.D., Lee Y.J. Magnetic memory: fundamentals and technology. – Cambridge University Press, 2010.

6. Liang X., Matyushov A., Hayes P., Schell V., Dong C., Chen H., He Y., Will-Cole A., Quandt E., Martins P. et al. Roadmap on magnetoelectric materials and devices //IEEE Transactions on Magnetics. – 2021. – V. 57. – No. 8. – P. 1–57.

7. Cohades A., Michaud V. Shape memory alloys in fibre-reinforced polymer composites // Advanced Industrial and Engineering Polymer Research. – 2018. – V. 1. – No. 1. – P. 66–81.

8. Ghidini M., Asti G., Pellicelli R., Pernechele C., Solzi M. Hard–soft composite magnets // Journal of magnetism and magnetic materials. – 2007. – V. 316. – No. 2. – P. 159–165.

9. Fang M., Volotinen T.T., Kulkarni S.K., Belova L., Rao K.V. Effect of embedding Fe3O4 nanoparticles in silica spheres on the optical transmission properties of three-dimensional magnetic photonic crystals // Journal of Applied Physics. – 2010. – V. 108. – No. 10. – P. 103501.

10. Ávila-Crisóstomo C.E., Sánchez-Mora E., Garcia-Vazquez V., Pérez-Rodríguez F. Magnetic response of Fe nanoparticles embedded in artificial SiO2 opals // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. – 2018. – V. 465. – P. 252–259.

11. Ávila-Crisóstomo C.E., Pal U., Pérez-Rodríguez F., Shelyapina M.G., Shmyreva A.A. Local-field effect on the hybrid ferromagnetic-diamagnetic response of opals with Ni nanoparticles // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. – 2020. – V. 514. – P. 167102.

12. Gray M.T., Emori S., Gray B.A., Jeon H., van ’t Erve O.M.J., Jonker B.T., Kim S., Suzuki M., Ono T., Howe B.M. et al. Spin-current generation in low-damping Ni0.65Zn0.35Al 0.8Fe1.2O4 spinel ferrite // Physical Review Applied. – 2018. – V. 9. – No. 6. – P. 064039.

13. Thakur P., Chahar D., Taneja S., Bhalla N. A review on MnZn ferrites: Synthesis, characterization and applications // Ceramics international. – 2020. – V. 46. – No. 10. – P. 15740–15763.

14. Narang S.B., Pubby K. Nickel spinel ferrites: a review //Journal of Magnetism and Magnetic Materials. – 2021. – V. 519. – P. 167163.

15. Chakradhary V.K., Akhtar M.J. Highly coercive strontium hexaferrite nanodisks for microwave absorption and other industrial applications // Composites Part B: Engineering. – 2020. – V. 183. – P. 107667.

16. Смит Я., Вейн Х. Физические свойства и практические применения. – М.: Издательство иностранной литературы. – 1962. – C. 504.

17. Doebelin N., Kleeberg R. Profex: a graphical user interface for the Rietveld refinement program BGMN // Journal of applied crystallography. – 2015. – V. 48. – No. 5. – P. 1573–1580.

18. Hargreaves J.S.J. Some considerations related to the use of the Scherrer equation in powder X-ray diffraction as applied to heterogeneous catalysts // Catalysis, Structure & Reactivity. – 2016. – V. 2. – No. 1–4. – P. 33–37.

19. Rueden C.T., Schindelin J., Hiner M.C., DeZonia B.E., Walter A.E., Arena E.T., Eliceiri K.W. ImageJ2: ImageJ for the next generation of scientific image data //BMC bioinformatics. – 2017. – V. 18. – P. 1–26.

20. Tsutaoka T., Kasagi T., Nakamura T., Hatakeyama K. High frequency permeability of Mn-Zn ferrite and its composite materials // Le Journal de Physique IV. – 1997. – V. 7. – No. 1. – P. 557–558.

21. Lopatin A.V., Kazantseva N.E., Kazantsev Y.N. et al. The efficiency of application of magnetic polymer composites as radio-absorbing materials // Journal of Communications Technology and Electronics. – 2008. – V. 53. – P. 487–496.

22. Wang B., Wei J., Qiao L., Wang T., Li F. Influence of the interface reflections on the microwave reflection loss for carbonyl iron/paraffin composite backed by a perfect conduction plate // Journal of magnetism and magnetic materials. – 2012. – V. 324. – No. 5. – P. 761–765.