31548

ﺑﻬﺒﻮد ﻋﻤﻠﮑﺮد ﺟﺬب ﻣﺎﯾﮑﺮﻭﻭﯾﻮ ﻣﺎده مغناطيسي Ni0.5Zn0.5Fe2O4 ﺑﺎ ﺍﻓﺰﻭدن ﻣﺎده NiCo2O4 ﻭ ﻣﻘﺎدﯾﺮ ﮐﻢ مكسين

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي

1400

1403/07/14

دكتر سيدمرتضي مسعودپناه

دكتر سيدسلمان سيدافقهي

مهندسي مواد و متالورژي

براي بهبود عملكرد جذب امواج مايكروويو ماده مغناطيسي Ni0.5Zn0.5Fe2O4، ابتدا كامپوزيت پودري دو جزئي Ni0.5Zn0.5Fe2O4-NiCo2O4 و سپس كامپوزيت پودري سه جزئي Ni0.5Zn0.5Fe2O4-NiCo2O4-MXene به روش سنتز احتراقي تهيه شد. اثر درصدهاي وزني متفاوت ماده‌هاي NiCo2O4 و مكسين در هر مرحله از سنتز، بر روي خواص ساختاري، ريزساختاري، مغناطيسي و الكترومغناطيسي(مايكروويو) كامپوزيت‌هاي سنتزشده توسط تحليل فازي پراش پرتو ايكس (XRD)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني (FESEM)، مغناطيس‌سنج نمونه ارتعاشي (VSM) و تحليلگر شبكه برداري (VNA) مورد مطالعه قرار گرفت. فاز NiCo2O4 در كامپوزيت‌هاي سنتز شده توسط تحليل فازي پراش پرتو ايكس به خوبي ديده نشد، بلكه حضورشان به كمك تحليل عنصري و بررسي مغناطيسي فازها تاييد شد. پودرهاي سنتزشده دوجزئي داراي ريزساختار متخلخل بودند كه ناشي از روش سنتز احتراقي بود. در كامپوزيت‌هاي سه جزئي ريزساختار لايه‌اي مكسين ديده شد. اين ساختار به بهبود عملكرد جذب از طريق تطبيق امپدانس كمك كرد. با افزودن مقادير NiCo2O4 ، مقدار مغناطش اشباع (Ms) كاهش، مقادير گذردهي (ε՛ و ε՛՛) ابتدا افزايش و سپس كاهش و مقادير نفوذدهي (μ՛ و μ՛՛) كاهش يافت. از كامپوزيت 37% وزني NiCo2O4 تا 50% وزني NiCo2O4 تغييراتي در روند خواص الكترومغناطيسي مشاهده شد. كامپوزيت دو جزئي با تركيب 37% وزني NiCo2O4 بهترين نتايج را با حداقل ميزان اتلاف بازتابي 18- dB در فركانس GHz 15.5 و ضخامت ماده mm 1.4 با پهناي باند موثر جذب GHz 4.2 (13.8-18) براي باند فركانسي Ku و در ضخامت mm 2 با پهناي باند موثر جذب GHz 3.1 (9.1-12.2) براي باند فركانسي X گزارش شد. با افزودن 10% وزني مكسين به تركيب 37% وزني NiCo2O4 ، حداقل ميزان اتلاف بازتابي dB 20.3- در فركانس GHz 14.2 و ضخامت ماده mm 1.7 با پهناي باند موثر جذب GHz 5.2 (12.8-18) براي باند فركانسي Ku و در ضخامت mm 2.4 با پهناي باند موثر جذب GHz 3.9 (8.3-12.2) براي باند فركانسي X گزارش شد. بنابراين تقريباً تمام باند فركانسي X و Ku توسط كامپوزيت سه جزئي جذب شد. اين كامپوزيت سه جزئي بهترين نتايج عملكرد جذب در ميان تمام كامپوزيت‌هاي سنتز شده را براساس معياري از مولفه‌هاي حداقل ميزان اتلاف بازتابي(RLmin) بيشتر ، ضحامت ماده (t) كمتر و پهناي باند موثر جذب (EABmax) بيشتر كه ارتباط ميان آنها از طريق شاخص برتري تعريف مي‌شود، از خود نشان داد.

1403/08/23

Improving the Performance of Microwave Absorption of Magnetic Substance Ni0.5Zn0.5Fe2O4 by adding NiCo2O4 Substance and Low Amounts of MXene

10/5/2025 12:00:00 AM

To improve the microwave absorption performance of magnetic material Ni0.5Zn0.5Fe2O4, first two-component powder composite Ni0.5Zn0.5Fe2O4-NiCo2O4 and then three-component powder composite Ni0.5Zn0.5Fe2O4-NiCo2O4-MXnen were prepared by combustion synthesis method. The effect of different weight percentages of NiCo2O4 and MXene materials in each stage of synthesis, on structural, microstructural, magnetic and electromagnetic (microwave) properties of synthesized composites by X-ray diffraction phase analysis (XRD), field emission scanning electron microscope (FESEM), sample magnetometer vibration (VSM) and vector network analyzer (VNA) were studied. NiCo2O4 phase in the synthesized composites was not well seen by X-ray diffraction phase analysis, but their presence was confirmed by elemental analysis and magnetic investigation of the phases. The two-component synthesized powders had a porous microstructure, which was caused by the combustion synthesis method. MXene layered microstructure was seen in the three-component composites. This structure helped improve absorption performance through impedance matching. By adding NiCo2O4, the saturation magnetization (Ms) decreased, the permeability values (ε՛ and ε՛՛) first increased and then decreased, and the permeability values (μ՛ and μ՛՛) decreased. From the composite of 37% by weight of NiCo2O4 to 50% by weight of NiCo2O4, changes in the trend of electromagnetic properties were observed. Two-component composite with 37% by weight of NiCo2O4 gives the best results with minimum reflection loss of -18 dB at 15.5 GHz frequency and 1.4 mm thickness with an effective absorption bandwidth of 4.2 GHz (13.8-18) for the Ku frequency band and at a thickness of 2 mm. It was reported with an effective absorption bandwidth of 3.1 GHz (9.1-12.2) for the X frequency band. By adding 10% by weight of MXene to the composition of 37% by weight of NiCo2O4, the minimum reflection loss is -20.3 dB at the frequency of 14.2 GHz and the thickness of 1.7 mm with an effective absorption bandwidth of 5.2 GHz (12.8-18) for the Ku frequency band and in a thickness of 2.4 mm. It was reported with an effective absorption bandwidth of 3.9 GHz (8.3-12.2) for the X frequency band. Therefore, almost the entire X and Ku frequency band was absorbed by the three-component composite. This three-component composite has the best absorption performance results among all the synthesized composites based on the criteria of the minimum reflection loss (RLmin) components, the material thickness (t) is lower, and the effective absorption bandwidth (EABmax) is higher, the relationship between them through the index Excellence is defined, demonstrated.

فريت نيكل-روي , كبالتيت نيكل , مكسين , خواص جذب مايكروويو , سنتز احتراقي

: nickel-zinc ferrite , nickel cobaltite , MXene , microwave absorption properties , combustion synthesis

amirmohammad ghaharzade

dr. seyyed morteza masoudpanah