26926

بررسي عوامل موثر بر سنتز درجاي نانوكامپوزيت FeNi3/Ni-ZnFe2O4/ZnO به منظور كاربرد در جذب امواج مايكروويو

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي

1398

1401/4/26

دكتر سيد مرتضي مسعودپناه- دكتر سميه اعلم الهدي

دكتر محمد شيخ شاب بافقي

مهندسي مواد و متالورژي

با توسعه‌ي سريع ارتباطات و دستگاه‌هاي الكترونيكي، تابش و تداخل امواج الكترومغناطيسي به يك مشكل جدي در عملكرد تجهيزات الكترونيكي، سلامت انسان و محيط زيست تبديل شده است. از اين رو تهيه و توسعه‌ي مواد جاذب مايكرويو با عملكرد بالا، توجه زيادي را به خود جلب كرده است. در اين پژوهش، نانوكامپوزيت‌هاي FeNi3/Ni-ZnFe2O4/ZnO به منظور كاربرد در جذب امواج مايكروويو به روش سنتز احتراق محلولي با استفاده از نيترات فلزات به عنوان اكسيدكننده و گلايسين به عنوان سوخت تهيه شدند. اثر تغيير تركيب، نسبت سوخت به اكسيدكننده و شرايط سنتز (سيستم‌هاي بسته و باز) بر روي فازهاي تشكيل شده، ريزساختار، خواص مغناطيسي و الكترومغناطيسي توسط روش¬هاي پراش پرتو ايكس، ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني، مغناطيس سنج نمونه ارتعاشي و تحليل‌گر شبكه برداري بررسي شدند. الگوي پراش اشعه ايكس نمونه‌ها، حضور فازهاي FeNi3، Ni-ZnFe2O4 و ZnO را براي پودرهاي سنتز شده در سيستم بسته با 5/1=φ نشان دادند. بر اساس تصاوير ميكروسكوپ الكتروني، پودرها، ريزساختاري متخلخل و اسفنج مانند داشتند كه براي بهبود عملكرد جذب مايكروويو مناسب است. افزايش مقدار سوخت، منجر به كاهش تخلخل و كاهش اندازه‌ي ذرات يافت. با ظاهر شدن فاز FeNi3، مغناطش اشباع از emu/g 30 تا emu/g 70 افزايش يافت و وادارندگي مغناطيسي از Oe 153 به Oe 131 كاهش يافت. نتايج خواص الكترومغناطيسي نشان داد كه با افزايش پيش‌ماده‌ي روي، گذردهي الكتريكي و نفوذپذيري مغناطيسي كاهش يافت. كامپوزيت FeNi3/Ni0.5Zn0.5Fe2O4/ZnO، بيشترين تلفات انعكاسي dB 2/40- را در فركانس GHz 2/14 (باند Ku) در ضخامت تطبيق mm 5/1 با پهناي باند موثر GHz 6/4 نشان داد. درحاليكه كامپوزيت FeNi3/Ni0.3Zn0.7Fe2O4/ZnO حداكثر تلفات انعكاسي dB 9/23- را در فركانس GHz 5/16 (باند Ku) و در ضخامت تطبيق mm 2 با پهناي باند موثر GHz 7/4 نشان داد. علاوه بر اين، پهناي باند موثر در dB 10- به GHz 7/6 براي حداقل ضخامت mm 3/2 مي‌رسد كه به طور كامل باند Ku را پوشش مي‌دهد.

1401/06/14

Investigation of effective parameters on in-situ synthesis of FeNi3/Ni-ZnFe2O4/ZnO nanocomposites for microwave absorption applications

7/17/2023 12:00:00 AM

With the rapid development of electromagnetic wave communications and electronic devices, electromagnetic radiation or interference has become a serious problem in the the operation of electronic devices, human life and military applications. In this study, FeNi3/Ni-ZnFe2O4/ZnO nanocomposites were prepared by solution combustion synthesis method by using metal nitrates as oxidants and glycine as fuel for utilization as a microwave absorber. The effect of composition change, fuel content and combustion conditions on phase evolution, microstructure, magnetic and microwave absorption properties were studied by characterization techniques of X-ray diffraction, field emission scanning electron microscopy, vibrating sample magnetometry and vector network analyzer. The XRD patterns of the samples showed the presence of FeNi3, Ni-ZnFe2O4 and ZnO phases for the powders synthesized in the closed system with φ = 1.5. The synthesized powders had porous and spongy structures. With increasing fuel content, porosity and particle size decreased.The results of electromagnetic properties showed that the permittivity and permeability decreased with the increase of zinc precursor. With the appearance of FeNi3 phase, the saturation magnetization increased from 30 emu/g up to 70 emu/g and the coercivity decreased from 153 to 131 Oe. The FeNi3/Ni0.5Zn0.5Fe2O4/ZnO composite sample exhibited maximum reflection loss of -40.2 dB in Ku band at the matching thickness of 1.5 mm with the effective bandwidth of 4.6 GHz. Whereas, FeNi3/Ni0.3Zn0.7Fe2O4/ZnO composite powders showed reflective losses of -23.9 dB at 16.5 GHz (Ku band) at the matching thickness of 2 mm with the effective bandwidth of 4.7 GHz. Furthermore, the efective bandwidth at − 10 dB was up to 6.7GHz for the minimum thickness of 2.3 mm, Which completely covered the Ku band.

FeNi3/Ni(1-x)ZnxFe2O4/ZnO , اسپينل فريت , سنتز احتراق محلولي , خواص مغناطيسي , خواص جذب مايكروويو

FeNi3/Ni(1-x)ZnxFe2O4/ZnO , Spinel ferrite , Solution combustion synthesis , Magnetic properties , Microwave absorption properties

Sahar Golchinvafa

Dr. Seyyed Morteza Masoudpanah, Dr. Somaye Alamolhoda