9299

بررسي مغناطش و عوامل موثر بر مغناطش فريتهاي اسپينلي ، ساختار ، روشهاي سنتز و كاربردهاي زيست پزشكي

كارشناسي

مهندسي مواد و متالورژي-سراميك

1403

دكتر رحيم نقي‌زاده و دكتر مريم تاج‌آبادي

1403/07/22

مهندسي مواد و متالورژي

Investigation of Magnetization and Factors Affecting the Magnetization of Spinel Ferrites, Structure, Synthesis Methods, and Biomedical Applications

فريت‌ها‌ دسته‌اي از سراميك‌هاي مغناطيسي و جزو دسته‌ي مواد فري مغناطيس هستند كه در كنار خواص مغناطيسي خوب (حتي در شرايطي مشابه مواد فرو مغناطيس) به دليل دارا بودن مقاومت حرارتي و شيميايي بالا، منحصر به فرد هستند. برخلاف فلزات مغناطيسي همچون آهن، نيكل و كبالت كه در شرايط دما و فركانس بالا در مدارات الكترونيكي و همچنين در محلول‌هاي خورنده شيميايي به شدت خواصشان را از دست مي‌دهند. اين مواد به دليل خواص مغناطيسي، مقاومت الكتريكي بالا و حداقل تلفات جريان گردابي در انواع دستگاه‌هاي فركانس بالا مغناطيسي الكتريكي و نوري همچون فرستنده‌ها ،گيرنده‌ها استفاده مي‌شوند. همچنين در كاربرد‌هاي زيسيت پزشكي به دليل مقاومت شيميايي ، قابليت استفاده به صورت نانوذرات براي كاربرد‌ هاي درماني همچون درمان سرطان با استفاده از تكنيك هايپرترميا و انتقال دارو با استفاده از منبع ميدان مغناطيسي كاربرد دارند.اين مواد به دليل روش هاي ساده سنتز و به ويژه هزينه پايين توليدشان از لحاظ افتصادي بسيار مورد توجه قرارگرفته‌اند. .فريت‌هاي اسپينلي داراي ساختار مكعبي با فرمول عموميMFe2O4 هستند و از نظر وادارندگي مغناطيسي(Hc) اكثرا در دسته‌ مواد نرم مغناطيس‌ قرار مي‌گيرند. در فرمول فريت‌ها M يك كاتيون دو ظرفيتي از فلزات Cu ,Zn ,Mn ,Ni ,Co ,Fe است و معمولا كاتيون آهن در فرمول تركيب، به صورت كاتيون سه ظرفيتي آهن است و شامل جايگاه‌هاي چهاروجهي و هشت وجهي مي‌باشد كه كاتيون‌ها و آنيون‌ها در اين جايگاه‌ها قرار مي‌گيرد. مكانيزم عملكرد مغناطش در مواد مغناطيسي غير فلزي و اكسيدي همچون فريت‌ها، توسط برهمكنش‌هاي غير مستقيم يا ابرتبادلي بين كاتيون‌ها و آنيون‌هاي موجود در شبكه كنترل مي‌شود، و اين نوع برهمكنش تحت تاثير نوع يون‌ها، شعاع كاتيون‌ها و آنيون‌ها در جايگاه‌ها، فواصل و زواياي قرارگيري آن‌ها در شبكه كنترل مي‌شود، همچنين در مقياس ماكرو با انتخاب مناسب‌ترين روش آماده سازي و سنتز نانوذرات، براي كاربرد‌هاي مختلف با كنترل اندازه ، مورفولوژي و دانه بندي ذرات سنتز شده به مغناطش مدنظر برسيم. ويژگي‌هاي ساختاري و مغناطيسي نانو ذرات در مقايسه با مواد كپه اي توجه فراواني را به خود جلب كرده است‌. نانو ذرات فريت با استفاده از روش‌هاي مختلفي تهيه ‌مي‌شود كه خواص آن‌ها ‌به تركيب و ساختار، سطح و مورفولوژي و ابعاد بستگي دارد‌‌ روش‌هاي رايج سنتز فريت‌ها‌ همرسوبي و هيدروترمال و حل گرمايي، روش ميكروامولسيون، روش تجزيه حرارتي دما، روش سل-ژل، روش رسوب الكتروشيميايي، روش سونوليز يا سونوشيميايي، سنتز به كمك مايكروويو روش‌هاي بالا به پايين مكانيكي و روش‌هاي بيوسنتز سبز و.‌.‌. هستند‌‌. نانوذرات فريت اسپينل آلاييده شده با عناصر مختلف داراي خواص الكتريكي و مغناطيسي منحصر به فردي هستند و مي‌توان با دوپينگ عناصر مختلف، ساختارشان را اصلاح كرده و عملكردشان را بهبود داد، كه به آن‌ها اجازه مي‌دهد در طيف گسترده اي از كاربردها مانند: دستگاه‌هاي الكترونيكي، مغناطيسي، اپتيكي، طيف وسيعي از حسگر‌ها، دستگاه‌هاي فركانس بالا، حافظه‌هاي مغناطيسي، كاربرد‌هاي ميدان‌ مغناطيسي بالا(HMF)، جاذب‌هاي امواج، دستگاه‌هاي امواج مايكروويو، كاتاليزور‌ها، باتري‌ها، هسته‌هاي ترانسفورماتور ، دستگاه‌هاي انرژي خورشيدي، سيالات مغناطيسي فروسيال، تصفيه آب و بطور گسترده در زيست‌پزشكي استفاده مي‌شوند. در اين پژوهش، به برسي مغناطش و عوامل موثر بر مغناطش فريت‌ها به ويژه فريت‌هاي اسپينلي و ساختار و روش‌هاي سنتز آن‌ها پرداخته شده است. همچنين در انتها كاربرد‌هاي جامع اين مواد در صنعت و زيست پزشكي بيان شده است.

فريت هاي اسپينلي، مغناطش فريت ها، سراميك هاي مغناطيسي، برهمكنش ابرتبادلاتي، روش هاي سنتز نانوذرات فريت، فري مغناطيس