納米軟磁鐵氧體的化學(xué)制備技術(shù)和應(yīng)用前景

【摘要】在電子工業(yè)中，軟磁鐵氧體材料作為一個重要的產(chǎn)品，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥工程、國防、航空、電子、冶金以及化工等相關(guān)領(lǐng)域中。近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的加快，信息技術(shù)水平的提高，對于軟磁鐵氧體的要求也越來越高。下面筆者就納米軟磁鐵氧體的化學(xué)制備技術(shù)以及應(yīng)用前景進(jìn)行研究與分析。

【關(guān)鍵詞】應(yīng)用；納米；化學(xué)制備；軟磁鐵氧體；技術(shù)；前景

一、引言

經(jīng)大量調(diào)查資料顯示和研究表明，在軟磁鐵氧體顆粒細(xì)化到1-100nm時，軟磁鐵氧體晶粒分界面位于非短程有序以及長程有序高度無序的狀態(tài)中時，則其性能就會出現(xiàn)相應(yīng)的改變，則一般表現(xiàn)為宏觀量子隧道效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)以及超順磁效應(yīng)。因其電阻率非常高，且磁譜特性也比較好，因此很適合于高頻以及超高頻中應(yīng)用，通常情況下用于微波磁性材料、磁頭材料以及巨磁材料等的制作。目前關(guān)于納米軟磁鐵氧體的制備，主要采用兩種方式來制備，即化學(xué)法制備與物理法法制備，在本次研究中，筆者就著重從化學(xué)法制備方式來進(jìn)行研究與分析，并就其應(yīng)用前景與缺點(diǎn)進(jìn)行分析。

二、共沉淀法與相轉(zhuǎn)化法

（一）共沉淀法

即于包含了兩種及以上的金屬離子可溶性鹽溶液中添加一定的沉淀劑，待金屬離子結(jié)晶或者均勻沉淀以后，再通過熱分解、過濾、煅燒以及洗滌等獲得鐵氧體納米粉體材料。借助于共沉淀法將金屬鹽酸鹽作為原料，將氫氧化鈉作為沉淀劑，可制備粒度低于10nm錳鋅鐵氧體，這種鐵氧體為超順磁性，其矯頑力和粒子大小有關(guān)，當(dāng)粒徑越小則其矯頑力也就越大。這種制備技術(shù)操作簡單，且所獲顆粒也比較良好，具有較高的反應(yīng)物化學(xué)活性，粒度細(xì)以及產(chǎn)物粉體均勻等優(yōu)勢，但其也存在一定的不足，即利用該方式所制備的納米粉容易團(tuán)聚，在應(yīng)用中需要實施表面修飾，除此之外，酸值與表面活性劑均會都會在不同程度上影響產(chǎn)品性能。

（二）相轉(zhuǎn)化法

即通過氧化鐵體系中相轉(zhuǎn)化合成為具有一定尖晶石結(jié)構(gòu)的鐵氧體。把Fe3+與Zn2+混合溶液利用NaOH使其成為共沉淀以后，借助于液相相轉(zhuǎn)化來制備獲得納米鐵酸鋅。這種方式的初始濃度相對比較高，其反應(yīng)速度相對比較快，工藝設(shè)備也比較簡單，在成本上也比較低廉，在工業(yè)化生產(chǎn)中具有非常高的利用價值。

三、水熱法與噴霧熱解法

（一）水熱法

即把反應(yīng)物和水放置于密閉容中進(jìn)行加熱，加熱至100攝氏度上，同時壓力超過105Pa的時候，反應(yīng)物就會發(fā)生相應(yīng)的變化，以此實現(xiàn)分子級以及原子級晶體生長與微粒構(gòu)筑。其中反應(yīng)物可為金屬粉末水溶液、金屬鹽、液相懸浮液、氧化物以及氫氧化物等。利用該方式所獲鐵氧體具備較好的顆粒晶化，團(tuán)聚較低，且粒度的分布也比較均勻。但同時這種方法也存在一定的缺陷，即對于原材料的純度要求比較高，反應(yīng)需于高壓釜中實施，可操作性相對比較差，成本也比較高，其工藝也比較復(fù)雜等。

（二）噴霧熱解法

即借助于噴霧器把金屬鹽溶液噴到高溫的介質(zhì)中以此后制備成為微小液滴，同時進(jìn)行溶劑蒸發(fā)以及金屬鹽熱分解，以此制備得到金屬氧化物納米微粒。這種方式所獲得的鐵氧體具有較好的均勻性以及較好的微粒純度，制備時間相對較短，且操作過程也比較簡單，能夠連續(xù)進(jìn)行制備，容易經(jīng)過不同操作條件的控制獲得不同性能以及形態(tài)的微粉體。然而在分解某一些鹽類時容易產(chǎn)生有毒氣體，使設(shè)備壽命受到影響，同時所需的成本也比較高，在能源利用率上比較低，對此不可實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。

四、溶膠凝膠法與微乳液法

（一）溶膠凝膠法

即基于溫和條件下將金屬無機(jī)物或者有機(jī)物放置水中分解縮聚，使溶膠逐漸轉(zhuǎn)變成為略固態(tài)凝膠，接著將其燒制成為成品。因產(chǎn)生機(jī)制存在一定的差異，這種方式又分為三種，即絡(luò)合物型、傳統(tǒng)膠體型以及無機(jī)聚合物型。其中傳統(tǒng)膠體型為經(jīng)金屬醇鹽水解以及縮聚獲得溶膠，接著進(jìn)行凝膠以及燒結(jié)，這種方式因醇鹽比較貴，對此生產(chǎn)成本相對比較高；絡(luò)合物型為將檸檬酸等當(dāng)作絡(luò)合劑和金屬離子溶液有機(jī)混合以此成為絡(luò)合物，接著蒸發(fā)干燥成為凝膠，基于此對凝膠實施燒結(jié)以此獲得鐵氧體；無機(jī)聚合物型為經(jīng)無機(jī)物水解獲得凝膠，接著實施燒結(jié)。溶膠凝膠法所制備的這一產(chǎn)物，其顆粒相對比較小，且分布也比較窄，其成分更為準(zhǔn)確，有利于痕量元素?fù)诫s的實現(xiàn)，以此來實現(xiàn)磁各向異性的改變。這種方法所存不足為成本比較高，在干燥時易開裂，且于凝膠中所形成的這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可將鐵氧體的前驅(qū)體顆粒劃分為單獨(dú)單元，而這也在一定程度上不便于鐵氧體形貌的控制。

（二）微乳液法

這種方法是當(dāng)前納米軟磁鐵氧體的一種新制備方式，所謂微乳液法就是指基于表面活性劑的不斷作用下使兩種不可相溶容積成為溶液，簡單地講就是雙親分子把連續(xù)介質(zhì)劃分為微小空間以此形成為微型的反應(yīng)器，在這之中，反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)并生成為固相，因在成核、團(tuán)聚、晶體生長以及聚結(jié)等過程中會受微反應(yīng)器的影響以及限制，因此所形成的這種納米粒子，包裹了一層相應(yīng)的表面活性劑，且具有凝聚態(tài)形態(tài)以及結(jié)構(gòu)。這種方式所需的實驗裝置比較簡單，且操作也比較便捷，經(jīng)表面活性劑以及水比例的調(diào)整，可實現(xiàn)微反應(yīng)器大小的改變，便于粒徑的控制。因此，借助于該方式可對納米顆粒粒徑、晶態(tài)、分布以及形貌等進(jìn)行合理且有效地調(diào)控，合成所獲的這一顆粒具有較好的單分散性以及界面性。但因這種方式的表面活性劑、微乳液組成與反應(yīng)物濃度等均會在不同程度上影響著納米顆粒粒徑，同時在后期處理上也比較困難等，對此，很難獲得純凈產(chǎn)物。

結(jié)束語

綜上所述，就當(dāng)前納米軟磁鐵氧體制備情況來看，上述這些方法中應(yīng)用最為廣泛的是共沉淀法以及水熱法。通過本文內(nèi)容的闡述可知，納米軟磁鐵氧體化學(xué)制備技術(shù)中每一種方式均存在著一定的缺陷，且隨著科技技術(shù)水平的提高，對于現(xiàn)有的這些新制備技術(shù)也提出了更高且更新的需求。鑒于此，對于科技研究工作人員來講，積極探索新制備方式以及健全現(xiàn)有的各種制備技術(shù)也成為了研究的一個重點(diǎn)。

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