外加磁场诱导Fe-B-P非晶亚微米棒的制备及磁性能

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随着电子器件小型化、大规模集成电路、网络、微波通信等技术的迅猛发展,噪声干扰趋于高频化,高频噪声抑制材料是未来吸波材料发展的一个新趋势。由于软磁吸波材料对电磁波特别是对高频电磁波具有优良的吸收性能,成为众多学者的研究重点。针对吸波机理的分析,高效的高频软磁吸波材料在性能上应该具有:高复数磁导率μ、高饱和磁化强度Ms、高电阻率ρ、低矫顽力Hc和合理的各向异性等效场Hk。非晶Fe-B-P纳米材料具备很高的μ和很小的Hc,并且Fe基合金本身就具有很大的Ms,适合做高频吸波材料。如果将非晶Fe-B-P做成棒状结构,使其具有较大的、可控的形状各向异性,非晶Fe-B-P棒将有可能成为优良的高频吸波材料。根据上述背景,本研究设计了利用液相化学还原法制备Fe-B-P非晶亚微米球,并在外加磁场的诱导下制备出可控的Fe-B-P非晶亚微米棒。主要研究内容和取得的成果如下:1、利用液相化学还原法制备Fe-B-P亚微米球,通过对还原剂NaBH4和Fe盐的性质的探讨,研究了NaBH4浓度、NaBH4添加方式及表面活性剂对Fe-B-P亚微米球形貌和磁性能的影响。研究结果表明:a)随着NaBH4浓度的增加,Fe-B-P亚微米球尺寸分布变宽;加入NaBH4溶液越多,形成的Fe-B-P亚微米球平均尺寸越小,即通过改变NaBH4浓度可以有效地控制Fe-B-P亚微米球的尺寸;b)适量的表面活性剂尿素可以改善Fe-B-P亚微米球的磁性能,当尿素和FeCl2的摩尔比nurea/nFeCl2=1:1时,Fe-B-P亚微米球具有较理想的软磁性能:Ms=126.21emu/g, Hc=8.98Oe。2、采用外加磁场诱导的方式成功制备出了可控的Fe-B-P亚微米棒,探讨了反应条件对亚微米棒的影响。通过观察亚微米棒的形成过程,分析了其在磁场下的形成机理。研究结果如下:a)NaBH4浓度对Fe-B-P亚微米棒的形貌和尺寸均匀性有很大影响,适当的NaBH4浓度可以使样品更加均匀、纳米棒具有更规则的形状;b)通过研究亚微米棒的生长机制发现,磁场是诱导亚微米球生长成亚微米棒的关键因素,在磁场的作用下,亚微米球逐渐自组装成亚微米棒,并随时间的增加长径比增加。磁场作为自组装的动力,其强度越大,驱动力也就越大,所产生的Fe-B-P亚微米棒越长:c)制备出来纳米棒具有较好的形状各向异性和一定的磁各向异性。测得磁滞回线有明显区别,平行和垂直于Fe-B-P亚微米棒的方向分别为较容易磁化方向和较难磁化方向。
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