Luận án Nghiên cứu chế tạo và tính chất từ của hệ hạt nano từ Fe, Co bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao

Tên luận án:

Nghiên cứu chế tạo và tính chất từ của hệ hạt nano từ Fe, Co bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao

Ngành:

Khoa học Vật liệu

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tập trung nghiên cứu chế tạo và tính chất từ của hệ hạt nano từ Fe, Co bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao. Đề tài xuất phát từ sự quan tâm đặc biệt đối với vật liệu nano từ do các hiện tượng vật lý lý thú và tính chất hóa, lý dị thường ở kích thước nano, cùng tiềm năng ứng dụng rộng lớn trong vật liệu ghi từ, sensor, xử lý khí thải và y sinh (như dẫn thuốc, nhiệt từ trị).

Mục tiêu chính của luận án là tìm ra các tham số công nghệ tối ưu để chế tạo vật liệu nano từ nền Fe bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao, làm rõ mối liên hệ giữa điều kiện công nghệ với đặc trưng cấu trúc và tính chất từ, đồng thời đánh giá khả năng ứng dụng của vật liệu nano Fe, Fe-Co trong chế tạo nam châm nanocomposite và đốt nóng cảm ứng từ.

Các nội dung nghiên cứu bao gồm tổng quan về tính chất vật lý của hạt nano từ FeCo, vật liệu nam châm nanocomposite 2 pha cứng/mềm và khả năng sinh nhiệt. Luận án trình bày chi tiết các phương pháp thực nghiệm như nghiền cơ năng lượng cao, phân tích cấu trúc (XRD, XAS, FESEM, HRTEM, EDS) và đo tính chất từ (VSM, PPMS, PFM, RDO-HFI).

Những đóng góp mới bao gồm việc tìm ra phương pháp tổng hợp đơn giản, chi phí thấp cho vật liệu nano từ Fe và FeCo trong điều kiện không khí với phẩm chất từ tương đương loại tổng hợp trong khí bảo vệ. Luận án cũng làm rõ khả năng kết hợp XRD và XAS trong đánh giá cấu trúc và quá trình hợp kim hóa, đồng thời phân tích ảnh hưởng của kích thước hạt tới các tính chất từ của hạt nano từ FeCo.

Kết quả nghiên cứu đã xác định được các tham số nghiền tối ưu (tốc độ 450 vòng/phút, tỉ lệ bi/bột 15/1) và thời gian hợp kim hóa hoàn toàn cho Fe50C050 và Fe65C035. Luận án cũng khảo sát chi tiết sự hình thành pha hợp kim, khẳng định sự tồn tại của pha oxit sắt nồng độ thấp và các pha cấu trúc bcc/hcp. Đặc biệt, nghiên cứu chỉ ra rằng chất lỏng từ chứa hạt nano Fe và Fe65C035 có khả năng sinh nhiệt trong từ trường xoay chiều, đạt nhiệt độ tối đa 46°C, phù hợp cho ứng dụng nhiệt từ trị, mặc dù giá trị SAR còn thấp và cần nghiên cứu thêm. Các nghiên cứu này đã được công bố trên 04 bài tạp chí quốc tế ISI và 04 bài hội thảo khoa học.

Mục lục chi tiết:

• Chương 1. Tổng quan về vật liệu nano từ Fe-Co

  • 1.1. Tổng quan về vật liệu nano từ Fe-Co
  • 1.1.1. Tính chất từ của các hệ hạt nano từ
  • 1.1.1.1. Các hạt đơn đômen và siêu thuận từ
  • 1.1.1.2. Lực kháng từ của các hạt từ kích thước nanô
  • 1.1.1.3. Tương tác trao đổi
  • 1.1.1.4. Dị hướng từ tinh thể
  • 1.1.2. Vật liệu nano từ Fe-Co
  • 1.1.2.1. Giản đồ pha vật liệu Fe-Co
  • 1.1.2.2. Tính chất từ của vật liệu Fe-Co
  • 1.1.2.3. Các phương pháp chế tạo vật liệu Fe-Co
  • 1.2. Vật liệu nano từ tổ hợp hai pha cứng/mềm
  • 1.2.1. Vật liệu nano từ tổ hợp hai pha cứng/mềm
  • 1.2.2. Lý do lựa chọn vật liệu nanocomposite Fe-Co và SmC05
  • 1.3. Vật liệu nano từ trong đốt nóng cảm ứng từ

• Chương 2. Các phương pháp thực nghiệm

  • 2.1. Chế tạo mẫu bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao
  • 2.2. Các phương pháp phân tích cấu trúc
  • 2.2.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X và phân tích cấu trúc
  • 2.2.2. Phương pháp phổ hấp phụ tia X
  • 2.2.3. Kính hiển vi điện tử quét và phân tích thành phần bằng phổ tán sắc năng lượng tia X
  • 2.2.4. Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)
  • 2.3. Các phương pháp đo tính chất từ
  • 2.3.1. Phép đo tính chất từ trên hệ từ kế mẫu rung
  • 2.3.2. Phép đo tính chất từ trên hệ đo các tính chất vật lý
  • 2.3.3. Phép đo tính chất từ trên hệ đo từ trường xung

• Chương 3. Tổng hợp và các đặc trưng tính chất của vật liệu nano từ Fe-Co

  • 3.1. Khảo sát điều kiện công nghệ tối ưu để chế tạo vật liệu từ nano Fe-Co bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao
  • 3.1.1. Ảnh hưởng của tốc độ nghiền
  • 3.1.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ bi/bột
  • 3.1.3. Ảnh hưởng của thời gian nghiền
  • 3.2. Khảo sát tỉ phần Fe/Co lên đặc trưng tính chất hệ vật liệu Fe-Co
  • 3.3. Đặc trưng cấu trúc và tính chất từ của hệ Fe50C050
  • 3.3.1. Ảnh hưởng của thời gian nghiền lên đặc trưng cấu trúc
  • 3.3.2. Ảnh hưởng của thời gian nghiền lên tính chất từ
  • 3.3.3. Ảnh hưởng nhiệt độ ủ lên đặc trưng tính chất hệ vật liệu nano Fe50C050
  • 3.4. Đặc trưng cấu trúc và tính chất từ của hệ Fe65C035
  • 3.4.1. Đặc trưng cấu trúc theo thời gian nghiền
  • 3.4.2. Đặc trưng tính chất từ theo thời gian nghiền
  • 3.4.3. Đặc trưng tính chất theo chế độ ủ nhiệt
  • 3.5. Đặc trưng cấu trúc và tính chất từ của hệ Fe
  • 3.5.1. Đặc trưng cấu trúc của hệ Fe
  • 3.5.2. Đặc trưng tính chất từ của hệ Fe

• Chương 4. Các ứng dụng vật liệu nano từ Fe, Fe-Co

  • 4.1. Ứng dụng vật liệu nano từ Fe-Co chế tạo nam châm nanocomposite
  • 4.1.1. Ảnh hưởng của điều kiện công nghệ
  • 4.1.1.1. Ảnh hưởng của tốc độ nghiền
  • 4.1.1.2. Ảnh hưởng của thời gian nghiền
  • 4.1.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ thành phần
  • 4.1.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ ủ
  • 4.1.4. Ảnh hưởng của thiêu kết xung điện Plasma
  • 4.2. Vật liệu Fe, Fe-Co trong nhiệt từ trị
  • 4.2.1. Khả năng sinh nhiệt của chất lỏng hạt nano từ Fe.
  • 4.2.2. Khả năng sinh nhiệt của chất lỏng chứa nano Fe-Co