Nghiên cứu nano ferit Zn0.8Ni0.2Fe2O4 siêu thuận từ ứng dụng trong vật liệu hấp thụ vi sóng trên dải tần số X - NCS. Lương Thị Quỳnh Anh

Tên luận án: Nghiên cứu nano ferit Zn0.8Ni0.2Fe2O4 siêu thuận từ ứng dụng trong vật liệu hấp thụ vi sóng trên dải tần số X.
Chuyên ngành: Kỹ thuật Vật liệu
Mã số chuyên ngành: 62.52.03.09
Họ tên NCS: Lương Thị Quỳnh Anh
Cán bộ hướng dẫn: PGS. TS Nguyễn Văn Dán
Tên cơ sở đào tạo: Trường đại học Bách Khoa TPHCM
Tóm tắt luận án:
Các hạt nano ferit hệ Fe-Ni-Zn siêu thuận từ có nhiều khả năng ứng dụng trong lĩnh vực quân sự, đặc biệt trong vật liệu hấp thụ sóng rađa. Các hạt nano ferit Zn0.8Ni0.2Fe2O4 siêu thuận từ được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt với sự có mặt của axit oleic và các nhiệt độ thủy nhiệt khảo sát là 120, 140, 160, 180oC trong thời gian 6 giờ. Các hạt nano ferit Zn0.8Ni0.2Fe2O4 siêu thuận từ thu được khi thủy nhiệt ở 140oC trong 6 giờ được phủ các lớp SiO2 để tránh sự kết tụ, điều này giúp đảm bảo tính siêu thuận từ của các hạt. Trên cơ sở các hạt nano ferit Zn0.8Ni0.2Fe2O4 siêu thuận từ phủ bởi các lớp SiO2, tiến hành chế tạo các mẫu hấp thụ vi sóng bao gồm các hạt Zn0.8Ni0.2Fe2O4 STT phân tán trên nền SiO2 (Zn0.8Ni0.2Fe2O4/SiO2), cacbon black và keo epoxy sau đó đo độ suy hao phản xạ để tính toán độ hấp thụ vi sóng của mẫu trên dải tần số X (8-12 GHz). Các mẫu hấp thụ vi sóng được khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng, ảnh hưởng của tính siêu thuận từ của các hạt nano ferit Zn0.8Ni0.2Fe2O4 siêu thuận từ và ảnh hưởng của chiều dày lớp phủ đến khả năng hấp thụ vi sóng của các mẫu trên dải tần số X (8-12 GHz).
Nghiên cứu sử dụng phương pháp đánh giá như nhiễu xạ tia X (XRD), phương pháp chụp kính hiển vi điện tử quét và hiển vi điện tử truyền qua (SEM, TEM), phương pháp từ kế mẫu rung (VSM), phương pháp phổ hồng ngoại (FTIR) và sử dụng phương pháp đo độ suy hao phản xạ trong phòng hấp thụ toàn sóng điện từ.
Kết quả nghiên cứu cho thấy quá trình ferit hóa chỉ xảy ra hoàn toàn ở những nhiệt độ thủy nhiệt 140; 160 và 180oC với kích thước hạt tương ứng xấp xỉ 5.00; 7.50 và 8.00 nm, cảm ứng từ cực đại tương ứng tăng từ 25.39 lên 27.12 emu/gr và các hạt thu được đều đạt trạng thái siêu thuận từ với lực kháng từ Hc và từ dư Mr xấp xỉ giá trị 0. Nghiên cứu cũng cho thấy khi hàm lượng ferit Zn0.8Ni0.2Fe2O4 siêu thuận từ tăng từ 0.5% đến 1.5% thì độ hấp thụ vi sóng cũng tăng dần khi tăng tần số từ 9-11GHz và đạt giá trị cao nhất là 98,8% tại tần số 10 GHz, khi chiều dày tăng thì các mẫu có độ hấp thụ vi sóng tại tần số 10 GHz tăng từ 82,8 đến 98,8%, nghiên cứu cũng cho thấy kết quả chênh lệch về độ hấp thụ vi sóng của mẫu có chứa các hạt nano ferit Zn0.8Ni0.2Fe2O4 đạt tới trạng thái siêu thuận từ cho kết quả hấp thụ rất cao (đạt 98,8%), trong khi đó các mẫu chứa các hạt ferit từ không đạt trạng thái siêu thuận từ chỉ đạt độ hấp thụ là 73,5%.
Những đóng góp mới của luận án:
• Đã tổng hợp thành công các hạt nano ferit Zn0.8Ni0.2Fe2O4 siêu thuận từ bằng phương pháp thủy nhiệt với sự có mặt của axit oleic với nhiệt độ từ 140-180oC, các hạt siêu thuận từ này mở ra nhiều khả năng ứng dụng trong lĩnh vực quân sự.
• Lần đầu tiên chế tạo thành công hỗn hợp hấp thụ vi sóng dải tần số X dựa trên cơ sở sử dụng các hạt nano Zn0.8Ni0.2Fe2O4 siêu thuận từ làm chất hấp thụ cho độ hấp thụ vi sóng rất cao (98.8%) với chiều dày lớp phủ là 2mm. 
• Nghiên cứu đã chỉ ra được sự gia tăng độ hấp thụ vi sóng khi tăng hàm lượng các hạt nano ferit Zn0.8Ni0.2Fe2O4 siêu thuận từ từ 0.5 lên 1.5%, sự khác biệt về độ hấp thụ vi sóng của mẫu phủ có chứa các hạt nano ferit Zn0.8Ni0.2Fe2O4 siêu thuận từ với mẫu chỉ chứa các hạt ferit từ, độ hấp thụ vi sóng tăng khi tăng chiều dày lớp phủ từ 0.5 lên 2mm trên dải tần số X (8-12 GHz).