Сравнительный анализ экспериментальных методов определения температуры Кюри ферритовых материалов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследованы магнитные фазовые превращения в области температуры Кюри в ферритовом материале состава Ni0,4Zn0,6Fe2O4 с применением термомагнитометрического анализа и методов регистрации температурных зависимостей начальной магнитной проницаемости µ0(T) и удельного электрического сопротивления ρ(T). В работе приводится описание используемого оборудования и ключевых особенностей применения рассматриваемых экспериментальных методик. В ходе проведения термомагнитометрии на стадии охлаждения было обнаружено, что температура, при которой материал завершает переход в ферримагнитное состояние, соответствует температурным координатам точки перегиба кривой µ0(T) и точки излома графика зависимости lnρ(T). Установленная связь между параметрами переходных процессов может быть полезной для более корректного определения температуры Кюри в ферритах.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. А. Бобуёк

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: bobuyok@tpu.ru
Россия, Томск

А. П. Суржиков

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: bobuyok@tpu.ru
Россия, Томск

Е. В. Николаев

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: bobuyok@tpu.ru
Россия, Томск

А. В. Малышев

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: bobuyok@tpu.ru
Россия, Томск

Е. Н. Лысенко

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: bobuyok@tpu.ru
Россия, Томск

Список литературы

  1. Lathiya P., Kreuzer M., Wang J. RF complex permeability spectra of Ni-Cu-Zn ferrites prepared under different applied hydraulic pressures and durations for wireless power transfer (WPT) applications // J. Magn. Magn. Mat. 2020. V. 499. P. 166273. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2019.166273
  2. Shetty C., Shastrimath V.V.D. Pure and barium substituted bismuth ferrite as ethanol gas sensor // Surf. Interfaces. 2024. V. 46. P. 103942. https://doi.org/10.1016/j.surfin.2024.103942
  3. Zulqarnain M., Ali S.S., Yaqub M.A., Hira U., Khan M.I., Aldulmani Sh.A., Ikram R., Qadir R. Synthesis, structural and opto-electrical/electronic trends of Zn/Co substituted spinel ferrites for energy conservation and supercapacitor applications // Mater. Chem. Phys. 2024. V. 322. P. 129567. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2024.129567
  4. Randoshkin V.V. Pulsed remagnetization of ferrite-garnet films. I. Even magnetic field // Defectosсopiya. 1996. No. 1. P. 77—95. EDN MOVTMV.
  5. Reutov Yu.Ya. Optimization of magnetizing device made of high-coercive material // Defectosсopiya. 1997. No. 8. P. 68—72. EDN MOYNDD.
  6. Dhar D., Ghosh S., Mukherjee S., Dhara S., Chatterjee J., Das S. Assessment of chitosan-coated zinc cobalt ferrite nanoparticle as a multifunctional theranostic platform facilitating pH-sensitive drug delivery and OCT image contrast enhancement // Int. J. Pharm. 2024. V. 654. P. 123999. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2024.123999
  7. Li H., Wang J., Lv S., Chen Ch., Luo H., Wu Q., Zhang Q., Zheng H., Zheng L. Curie temperature and magnetic permeability regulation of Cr—Mg co-doped NiCuZn ferrite for tumor hyperthermia // Ceram. Int. 2024. V. 50. No. 14. P. 25925. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.04.335
  8. Miftahu G.I., Hafeez Y.H., Mohammed J., Abdussalam B.S., Chifu E.N. A review on recent development in the spinel ferrites-based materials for efficient solar fuel (hydrogen) generation via photocatalytic water-splitting // Appl. Surf. Sci. Adv. 2023. V. 18. P. 100468. https://doi.org/10.1016/j.apsadv.2023.100468
  9. Yakubu M., Hafeez Y.H., Mohammed J., Abdussalam B.S., Chifu E.N., Miftahu G.I. Hydrogen production via photocatalytic water splitting using spinel ferrite-based photocatalysts: Recent and future perspectives // Next Energy. 2024. V. 4. P. 100145. https://doi.org/10.1016/j.nxener.2024.100145
  10. Костин В.Н., Сажина Е.Ю., Сергеев И.В. Контроль качества никель-цинковых ферритов // Дефектоскопия. 1997. № 7. С. 21—24. EDN: MOYZBN.
  11. Wilhelmy S., Zimare A., Zhang Q., Rettenmayr M., Lippmann S. Measurement of the Curie temperature based on temperature dependent thermal properties // Int. Commun. Heat Mass Transf. 2021. V. 124. P. 105239. https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2021.105239
  12. Vlasák G., Janičkovič D., Švec P. Magnetostrictions and Curie temperature measurements of (Fe—Co)91−xMo8Cu1Bx alloys with varying Co/Fe ratio // J. Magn. Magn. Mat. 2008. V. 320. No. 20. P. e754–e757. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2008.04.172
  13. Nagy I., Pál L. Thermoelectric Power and Electrical Resistivity of Some Ni-Based Alloys Near the Curie Point // J. Magn. Magn. Mat. 1973. V. 10. No. 1. P. 916—920. https://doi.org/10.1063/1.2947053
  14. Nishant K., Singh R.K., Sunil K., Prem K. Tuning in optical, magnetic and Curie temperature behaviour of nickel ferrite by substitution of monovalent K+1 ion of Ni0.8K0.2Fe2O4 nanomaterials for multifunctional applications // Physica B Condens. Matter. 2021. V. 606. P. 412797. https://doi.org/10.1016/j.physb.2020.412797
  15. Chen D., Harward I., Baptist J., Goldman S., Celinski Z. Curie temperature and magnetic properties of aluminum doped barium ferrite particles prepared by ball mill method // J. Magn. Magn. Mat. 2015. V. 395. P. 350—353. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2015.07.076
  16. Satyapal H.K., Singh R.K., Nishant K., Sharma S. Low temperature synthesis and influence of rare earth Nd3+ substitution on the structural, magnetic behaviour of M-type barium hexa ferrite nanomaterials // Mater. Today Proc. 2020. V. 28. No. 1. P. 234—240. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.01.590
  17. Xu J., Zheng X., Xi L., Kan X., Bao B., Ma T., Zang Y., Wang D., Gao Y., Xu J., Yin W., Shen B., Wang S. Significant enhancement of magnetocaloric effects via tuning Curie temperature and magnetic anisotropy in rare-earth based compounds // Appl. Mater. Today. 2023. V. 35. P. 101982. https://doi.org/10.1016/j.apmt.2023.101982
  18. Беломытцев М.Ю., Кузько Е.И., Прокофьев П.А. Использование магнитометрического метода для исследования ферритно-мартенситных сталей // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017. Т. 83. № 11. С. 41—46. EDN: ZQZYPJ. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2017-83-11-41-46
  19. Найден Е.П., Журавлев В.А., Сусляев В.И., Минин Р.В., Итин В.И., Коровин Е.Ю. Параметры структуры и магнитные свойства полученных методом свс кобальт содержащих гексаферритов системы ME2W // Известия вузов. Физика. 2010. Т. 53. № 9. С. 87—95. EDN: MWKJJR.
  20. Баделин А.Г., Карпасюк В.К., Меркулов Д.И., Еремина Р.М., Яцык И.В., Шестаков А.В., Эстемирова С.Х Влияние допирования железом на структурные, магнитные и электрические характеристики манганитов системы La0,7Sr0,3Mn0,9Zn0,1-xFexO3 (0 ≤ x ≤ 0,1) // Перспективные материалы. 2019. № 11. С. 49—58. EDN: OFVSJZ. https://doi.org/10.30791/1028-978X-2019-11-49-58
  21. Tian F., Zhao Q., Guo J., Zhang Y., Chang T., Zhang R., Adil M., Zhou C., Cao K., Yang S. The spin glass and zero-field cooling exchange bias effect observed above the curie temperature in Ni2MnSb polycrystalline Heusler alloy // Scr. Mater. 2024. V. 245. P. 116055. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2024.116055
  22. Warne S.St.J., Gallagher P.K. Thermomagnetometry // Thermochim. Acta. 1987. V. 110. P. 269—279. https://doi.org/10.1016/0040-6031(87)88235-7
  23. Yu X., Rahman M.M., Yang R., Wu C., Bouyahya A., Zhang W. Effect of Al3+ doping on magnetic properties of Zn-Mn ferrite nanoparticles for magnetic induction hyperthermia // J. Magn. Magn. Mat. 2024. V. 591. P. 171724. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2024.171724
  24. Nikolaev E., Lysenko E., Surzhikov A., Bobuyok S. The Influence of Thermomagnetometric Measurement Conditions on the Recorded Curie Temperature of Cobalt-Zinc Ferrite // Emerging Trends in Materials Research and Manufacturing Processes. 2023. P. 1—10. https://doi.org/10.1007/978-3-031-38964-1_1
  25. Bobuyok S., Surzhikov A.P., Lysenko E.N., Nikolaev E.V., Salnikov V.D. Magnetic Properties of a Nickel–Zinc Ferrite Powder with Different Degrees of Dispersion // Phys. Met. Metall. 2024. V. 125. P. 355—362. https://doi.org/10.1134/S0031918X2460012X
  26. Bobuyok S.A., Surzhikov A.P., Nikolaev E.V., Vlasov V.A., Lysenko E.N. A Study of Magnetic Phase Transitions in Nickel Zinc Ferrites with Differing Structure // Russ. Phys. J. 2024. V. 67. No. 5. P. 675—683. https://doi.org/10.1007/s11182-024-03166-5
  27. El-Fadl A.A., Hassan A.M., Mahmoud M.H., Tatarchuk T., Yaremiy I.P., Gismelssed A.M., Ahmed M.A. Synthesis and magnetic properties of spinel Zn1−xNixFe2O4 (0.0 ≤ x ≤ 1.0) nanoparticles synthesized by microwave combustion method // J. Magn. Magn. Mat. 2019. V. 471. P. 192–199. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2018.09.074
  28. Anupama M.K., Srinatha N., Matteppanavar S., Angadi B., Sahoo B., Rudraswamy B. Effect of Zn substitution on the structural and magnetic properties of nanocrystalline NiFe2O4 ferrites // Ceram. Int. 2024. V. 44. № 5. P. 4946—4954. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2017.12.087
  29. Шипицын А.П., Непомилуев А.М., Тюрнина А.Е. Стандартные образцы температуры фазовых переходов (температуры Кюри) на основе алюмели, никеля и силицида железа // Эталоны. Стандартные образцы. 2023. Т. 19. № 2. С. 35—46. EDN: PLSGBE. https://doi.org/10.20915/2077-1177-2023-19-2-35-46
  30. Li L.Z., Zhong X.X., Wang R., Tu X.Q., He L., Wang F.H. Effects of Ce substitution on the structural and electromagnetic properties of NiZn ferrite // J. Magn. Magn. Mat. 2019. V. 475. P. 1—4. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2018.11.110
  31. Mattei J.L., Guen E.L., Chevalier A., Tarot A.C. Experimental determination of magnetocrystalline anisotropy constants and saturation magnetostriction constants of NiZn and NiZnCo ferrites intended to be used for antennas miniaturization // J. Magn. Magn. Mat. 2015. V. 374. P. 762—768. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2014.09.026
  32. Virden A.E., O’Grady K. Structure and magnetic properties of NiZn ferrite nanoparticles // J. Magn. Magn. Mat. 2005. V. 290—291. P. 868—870. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2004.11.398
  33. Николаев Е.В., Лысенко Е.Н., Бобуек С., Суржиков А.П. Исследование магнитных свойств никель-цинковых ферритов термомагнитометрическим методом // Известия вузов. Физика. 2023. Т. 66. № 5. С. 112. EDN: LJFASK.
  34. Ramesh S., Patro L.N., Dhanalakshmi B., Chandrasekhar B., Babu T.A., Naidu K.C.B., Rao B.P. Magnetic properties of Mn/Co substituted nano and bulk Ni–Zn ferrites: A comparative study // Mater. Chem. Phys. 2023. V. 306. 128055. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2023.128055

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Структура измерительной ячейки и внешний вид синхронного термического анализатора Netzsch STA 449C Jupiter

Скачать (513KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Блок-схема и внешний вид экспериментального стенда для исследования температурной зависимости начальной магнитной проницаемости

Скачать (667KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Блок-схема и внешний вид экспериментального стенда для исследования удельного электрического сопротивления

Скачать (669KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Рентгенограмма никель-цинкового образца (▼ – рефлексы, соответствующие фазе Ni0.4Zn0.6Fe2O4)

Скачать (137KB)
Метаданные
6. Рис. 5. ТГ- и ДТГ-зависимости ферритового образца в постоянном магнитном поле, полученные на стадии нагрева (а) и охлаждения (б)

Скачать (337KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Температурная зависимость начальной магнитной проницаемости ферритового тороида

Скачать (177KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Температурная зависимость удельного электросопротивления ферритовой таблетки с линейной аппроксимацией (а) и диаграмма остатков линейной модели (б)

Скачать (191KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024