Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) создали методику управления свойствами литиевых ферритов с помощью добавления редкоземельных элементов. Это делает материал более гибким для использования под решение конкретных задач, интересующих исследователей. Литиевые ферриты используют во многих отраслях электроники: для создания сердечников трансформаторов, антенн, записывающих устройств, а открытие новых свойств позволит их применять еще и в СВЧ-приборах.
Незамещенный литиевый феррит представляет собой магнитомягкий материал, который имеет высокую намагниченность и температуру Кюри (при которой материал теряет постоянные магнитные свойства) около 630 градусов Цельсия. Он устойчив к внешнему магнитному воздействию и привлекателен для использования в электронике и радиоволновой технике.
Разделяют два основных метода получения литиевых ферритов. Первый основан на химических реакциях, с его помощью получают мелкодисперсный порошок при относительно низких температурах. А второй метод, керамический, позволяет вырабатывать плотные ферритовые изделия — сначала делают порошки из оксидов и карбонатов, затем спекают их при температуре более 1000 градусов Цельсия.
Однако в плотноспеченных образцах проявляются некоторые недостатки, мешающие полноценно использовать их в электрических приборах из-за диэлектрических потерь на высоких частотах. Выход находят путем замещения ионов железа в решетке на другие компоненты. Авторы новой разработки нашли способ решения в добавлении редкоземельных элементов.
В ходе экспериментов ученые обнаружили, что добавление таких элементов влияет на свойства ферритов, причем неоднозначным способом. Например, при керамическом методе изготовления соединение получает композитную структуру. Характеристики полученных материалов изучались различными методами, включающими несколько видов спектроскопии, рентгенофазовый анализ, термогравиметрию, калориметрию и электронную микроскопию.
Например, повышение температуры спекания улучшает структурные характеристики материала при небольших добавках редкоземельных элементов, уменьшает диэлектрические потери, а повышение их концентрации снижает магнитную проницаемость и намагниченность насыщения.
Исследователи предлагают использовать такие стабильные композиты в СВЧ-устройствах, работающих при высоких температурах и требующих подстройки характеристик под среду.
Ранее мы рассказывали, что в России представили износостойкий материал для энергетики.