Получение композиционного материала на основе частиц Fe3O4, плакированных наноразмерными частицами Al с помощью вращающегося магнитного поля диполей
https://doi.org/10.17073/1997-308X-2021-1-71-82
Аннотация
Рассмотрен процесс плакирования микросферических частиц Fe3O4 в плотную оболочку наночастиц Al с помощью наложения вращающегося магнитного поля (ВМП) одинаково ориентированных постоянных магнитов (NN, SS). Представлена авторская установка для создания ВМП. Плакированные частицы магнетита использовали для формирования композиционного материала с плотноупакованной структурой. По полученным фотоматериалам описан переход массива частиц Fe3O4 из волокнистой диспергированной структуры в плотную упаковку при наложении ВМП. Получены спектры отражения, поглощения и ослабления электромагнитного излучения композиционных материалов с частицами формата «ядро–оболочка» для различных толщин материала. Установлен минимум коэффициента отражения на уровне –4,5 дБ. Сравнительный анализ спектров ослабления показал, что при наличии оболочки Al-наночастиц на микросферических частицах Fe3O4 в композиционном материале данный показатель снижается, в отличие от частиц без оболочки. Для объяснения спектров отражения и поглощения развивается гипотеза о влиянии плотности поверхностных зарядов в наслаиваемой оболочке на изменение намагниченности частиц Fe3O4. Представленный способ плакирования микрочастиц Fe3O4 наночастицами Al с помощью вращающегося магнитного поля позволяет создавать композиционные материалы большого размерного ряда для широкого спектра применений. Возможность формирования структуры укладки магнитоуправляемых частиц на базе разработанных установки и методики открывает новые перспективы в различных областях науки – от микроэлектронной техники до создания регулируемой фильтрации с помощью вращательного магнитного поля.
Об авторах
И. А. Шорсткий
Кубанский государственный технологический университет (КубГТУ)
Россия
Россия
канд. техн. наук, доцент кафедры технологического оборудования и систем жизнеобеспечения, рук-ль конструкторского бюро «ТехМаш»
350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2
Н. Яковлев
Институт исследования материалов и инженерии (IMRE)
Сингапур
Сингапур
докт. техн. наук, науч. сотр.
Список литературы
1. Каблов Е.Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года. Авиац. материалы и технологии. 2012. No. 5. С. 24—30.
2. Niu M., Pham-Huy C., He H. Core-shell nanoparticles coated with molecularly imprinted polymers: A review. Microchim. Acta. 2016. Vol. 10. P. 2677—2695.
3. Luo F., Luo Z., Hu W., Li G., Li Y., Liu X., Wang J. Ultralow inter-particle eddy current loss of Fe3 Si/Al2 O 3 soft magnetic composites evolved from FeSiAl/Fe3 O 4 coreshell particles. J. Magn. Magn. Mater. 2019. Vol. 484. P. 218—224.
4. Zhang C., Chen H., Ma M., Yang Z. Facile synthesis of magnetically recoverable Fe3 O4 /Al2 O3 /molecularly imprinted TiO 2 nanocomposites and its molecular recognitive photocatalytic degradation of target contaminant. J. Mol. Catal. A: Chem. 2015. Vol. 402. P. 10—16.
5. Duan W., Li X., Wang Y., Qiang R., Tian C., Wang N., Du Y. Surface functionalization of carbonyl iron with aluminum phosphate coating toward enhanced anti-oxidative ability and microwave absorption properties. Appl. Surf. Sci. 2018. Vol. 427. P. 594—602.
6. Liu Q., Cao B., Feng C., Zhang W., Zhu S., Zhang D. High permittivity and microwave absorption of porous graphitic carbons encapsulating Fe nanoparticles. Compos. Sci. Technol. 2012. Vol. 13. P. 1632—1636.
7. He Z.F., Fang Y., Wang X.J., Pang H. Microwave absorption properties of PANI/ CIP/Fe3 O 4 composites. Synth. Met. 2011. Vol. 161. P. 420—425.
8. Cui C.K., Du Y.C., Li T.H., Zheng X.Y., Wang X.H., Han X.J. Synthesis of electromagnetic functionalized Fe3 O4 microspheres/polyaniline composites by two-step oxidative polymerization. J. Phys. Chem. 2012. Vol. 116 (31). P. 9523—9531.
9. Zong M., Huang Y., Zhao Y., Sun X., Qu C.H., Luo D.D. Facile preparation, high microwave absorption and microwave absorbing mechanism of RGO—Fe3 O 4 composites. Rsc Adv. 2013. Vol. 3 (45). P. 23638—23648.
10. Zhang T., Huang D.Q., Yang Y., Kang F.Y., Gu J.L. Fe3O4/carbon composite nanofiber absorber with enhanced microwave absorption performance. Mater. Sci. Eng. B. 2013. Vol. 178 (1). P. 1—9.
11. Zhang Z.D., Shi Z.C., Fan R.H., Gao M., Guo J.Y., Qi X.G., Sun K.N. Microwave absorption properties of Fe@Al2 O3 nanoembedments prepared by mechanosynthesis. Mater. Chem. Phys. 2011. Vol. 130. P. 615—618.
12. Xuan S., Hao L., Jiang W., Gong X., Hu Y., Chen Z. A facile method to fabricate carbon-encapsulated Fe3 O4 core/shell composites. Nanotechnology. 2007. Vol. 18. Art. 035602.
13. Barbey R., Lavanant L., Paripovic D., Schuwer N., Sugnaux C., Tugulu S., Klok H.A. Polymer brushes via surface-initiated controlled radical polymerization: synthesis, characterization, properties and applications. Chem. Rev. 2009. Vol. 109 P. 5437—5527.
14. Wu L.Z., Ding J., Jiang H.B., Neo C.P., Chen L.F., Ong C.K. High frequency complex permeability of iron particles in a nonmagnetic matrix. J. Appl. Phys. 2006. Vol. 99. Art. 083905.
15. Ding D., Wang Y., Li X., Qiang R., Xu P., Chu W., Han X., Du Y. Rational design of core-shell Co@C microspheres for high-performance microwave absorption. Carbon. 2017. Vol. 111. P. 722—732.
16. Шорсткий И.А. Динамическое фильтрующее устройство: Пат. 2544695 (РФ). 2013.
17. Шорсткий И.А., Яковлев Н. Метод формирования материала-поглотителя электромагнитного излучения на основе магнитоуправляемых частиц Fe3O4 . Перспект. материалы. 2020. No. 3. C. 49—59.
18. Xiaolei W.A.N.G., Xiukun B.A.O., Yinyan G.U.A.N., Ge X.U. Microwave absorption properties of submicro-composites of core-shell C/Co. Chin. J. Mater. Res. 2017. Vol. 31. P. 241—247.
19. Chung D.D.L. Materials for electromagnetic interference shielding. J. Mater. Eng. Perform. 2000. Vol. 9. P. 350—354.
20. Вонсовский С.В. Магнетизм. М.: Наука, 1984.
21. You Y., Yuan H., Chen H., Shen J., Li L. Controlled fabrication and microwave absorbing mechanism of hollow Fe3 O4 @C microspheres. Sci. China Chem. 2017. Vol. 6. P. 740—747.
22. Shorstkii I., Yakovlev N. Synthesis of magnetically controlled Fe3 O 4 composites and their enhanced microwave absorption properties. Mater. Res. Express. 2019. Vol. 6. Art. 046104.
23. Shorstkii I., Yakovlev N. Method of absorbing material formation based on magnetically controlled Fe3O4 particles. Inorg. Mater.: Appl. Res. 2020. Vol. 11. P. 78—84.
Рецензия
Для цитирования:
Шорсткий И.А., Яковлев Н. Получение композиционного материала на основе частиц Fe3O4, плакированных наноразмерными частицами Al с помощью вращающегося магнитного поля диполей. Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2021;(1):71-82. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2021-1-71-82
For citation:
Shorstkii I.A., Yakovlev N. Obtaining a composite material based on Fe3O4 particles coated with Al nanoparticles using a rotating magnetic field. Powder Metallurgy аnd Functional Coatings (Izvestiya Vuzov. Poroshkovaya Metallurgiya i Funktsional'nye Pokrytiya). 2021;(1):71-82. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1997-308X-2021-1-71-82
Просмотров:
551
Послать статью по эл. почте 