Estudo da influência da dopagem e do acoplamento de fases magnéticas sobre o (BH)max da BaFe12O19
Autor(a) principal: | |
---|---|
Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFRN |
Texto Completo: | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/49565 |
Resumo: | A hexaferrita de bário tipo M (BaFe12O19), óxido de ferro de geometria hexagonal, é um material que desempenha um importante papel tecnológico em aplicações como ímãs permanente, dispositivos de micro-ondas e gravação magnética. Neste trabalho, estudamos a influência de duas abordagens experimentais usadas para o melhoramento do produto energético máximo, (BH)max, da hexaferrita de bário: a dopagem com lantânio (La) e cobalto (Co), e o acoplamento de fases magnéticas. Na primeira, produzimos amostras de hexaferrita de bário, por meio do método de Reação por Coordenação Iônica (RCI), dopadas com uma quantidade fixa de La e uma quantidade variável de cobalto, Ba0,7La0,3Fe12−xCoxO19, x = (0,0, 0,25, 0,50, 0,75 e 1,0). Na segunda, através do processo poliol, revestimos amostras de hexaferrita de bário pura e livre de impurezas (obtidas também pelo método RCI) com nanopartículas superparamagnéticas de ferrita de cobalto (CoFe2O4), obtendo nanocompósitos acoplados de BaFe12O19/CoFe2O4 com diferentes proporções.Em seguida, essas amostras foram submetidas a um processo redutivo em atmosfera de hidrogênio, onde houve uma redução parcial da ferrita de cobalto, dando origem a um novo nanocompósito do tipo BaFe12O19/CoFe2O4@CoFe2. Essas amostras foram caracterizadas pelo emprego da difratometria de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET), magnetometria de amostra vibrante (MAV), em função do campo magnético e da temperatura e espectroscopia Mössbauer. Na primeira abordagem, as medidas de DRX mostraram a presença de uma pequena quantidade de α-Fe2O3 nas amostras dopadas. As imagens MEV revelaram uma morfologia do tipo nanobastonete, de tamanho menor que o limite crítico para partículas monodomínio. As propriedades magnéticas otimizadas foram alcançadas para a amostra com concentração de Co x = 0,25. Além disso, esta amostra apresentou o valor mais alto de (BH)maxde 6,98 kJ/m3 (0,877 MGOe), que corresponde a uma melhora significativa de 8% em relação a amostra pura. Para a segunda abordagem, as análises de DRX revelaram a presença de duas fases, BaFe12O19 e CoFe2O4, para os nanocompósitos como preparados, e de três fases, BaFe12O19, CoFe2O4 e CoFe2, para os nanocompósitos após a redução. As micrografias MET mostraram que as diferentes fases estão acopladas estruturalmente. Medidas de magnetização (Mr) e desmagnetização remanente (Md) foram realizadas em temperatura ambiente. Através de Mre Mdfoi possível fazer os plots de Henkel e δm dos nanocompósitos que forneceu informações sobre a natureza das interações entre as fases e sobre o comportamento magnético. Detectamos um acoplamento do tipo exchange-spring entre as fases dos nanocompósitos. |
id |
UFRN_4b8866c725b644602421eb16c1369709 |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/49565 |
network_acronym_str |
UFRN |
network_name_str |
Repositório Institucional da UFRN |
repository_id_str |
|
spelling |
Silva, Lucas Marques dahttp://lattes.cnpq.br/6837459494729405https://orcid.org/0000-0002-3390-8600http://lattes.cnpq.br/2455132422249405Bohn, Felipehttps://orcid.org/0000-0002-5907-4106http://lattes.cnpq.br/9522788035526763Torres, Marco Antônio MoralesMariano, José Fernando Morais LopesPaesano Júnior, AndreaAraújo, José Humberto de2022-10-13T20:06:49Z2022-10-13T20:06:49Z2022-07-01SILVA, Lucas Marques da. Estudo da influência da dopagem e do acoplamento de fases magnéticas sobre o (BH)max da BaFe12O19. Orientador: José Humberto de Araújo. 2022. 152f. Tese (Doutorado em Física) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022.https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/49565A hexaferrita de bário tipo M (BaFe12O19), óxido de ferro de geometria hexagonal, é um material que desempenha um importante papel tecnológico em aplicações como ímãs permanente, dispositivos de micro-ondas e gravação magnética. Neste trabalho, estudamos a influência de duas abordagens experimentais usadas para o melhoramento do produto energético máximo, (BH)max, da hexaferrita de bário: a dopagem com lantânio (La) e cobalto (Co), e o acoplamento de fases magnéticas. Na primeira, produzimos amostras de hexaferrita de bário, por meio do método de Reação por Coordenação Iônica (RCI), dopadas com uma quantidade fixa de La e uma quantidade variável de cobalto, Ba0,7La0,3Fe12−xCoxO19, x = (0,0, 0,25, 0,50, 0,75 e 1,0). Na segunda, através do processo poliol, revestimos amostras de hexaferrita de bário pura e livre de impurezas (obtidas também pelo método RCI) com nanopartículas superparamagnéticas de ferrita de cobalto (CoFe2O4), obtendo nanocompósitos acoplados de BaFe12O19/CoFe2O4 com diferentes proporções.Em seguida, essas amostras foram submetidas a um processo redutivo em atmosfera de hidrogênio, onde houve uma redução parcial da ferrita de cobalto, dando origem a um novo nanocompósito do tipo BaFe12O19/CoFe2O4@CoFe2. Essas amostras foram caracterizadas pelo emprego da difratometria de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET), magnetometria de amostra vibrante (MAV), em função do campo magnético e da temperatura e espectroscopia Mössbauer. Na primeira abordagem, as medidas de DRX mostraram a presença de uma pequena quantidade de α-Fe2O3 nas amostras dopadas. As imagens MEV revelaram uma morfologia do tipo nanobastonete, de tamanho menor que o limite crítico para partículas monodomínio. As propriedades magnéticas otimizadas foram alcançadas para a amostra com concentração de Co x = 0,25. Além disso, esta amostra apresentou o valor mais alto de (BH)maxde 6,98 kJ/m3 (0,877 MGOe), que corresponde a uma melhora significativa de 8% em relação a amostra pura. Para a segunda abordagem, as análises de DRX revelaram a presença de duas fases, BaFe12O19 e CoFe2O4, para os nanocompósitos como preparados, e de três fases, BaFe12O19, CoFe2O4 e CoFe2, para os nanocompósitos após a redução. As micrografias MET mostraram que as diferentes fases estão acopladas estruturalmente. Medidas de magnetização (Mr) e desmagnetização remanente (Md) foram realizadas em temperatura ambiente. Através de Mre Mdfoi possível fazer os plots de Henkel e δm dos nanocompósitos que forneceu informações sobre a natureza das interações entre as fases e sobre o comportamento magnético. Detectamos um acoplamento do tipo exchange-spring entre as fases dos nanocompósitos.The M-type barium hexaferrite (BaFe12O19), an iron oxide with hexagonal geometry, is a material that play an important technological role in applications such as permanente magnets, microwave devices and magnetic recording. In this work, we study the influence of two experimental approaches used to improve the maximum energy product, (BH)max, of barium hexaferrite: doping with lanthanum (La) and cobalt (Co), and the coupling of magnetic phases. In the first one, we produced samples of barium hexaferrite, using the Ionic Coordination Reaction (ICR) method, doped with a fixed amount of La and a variable amount of cobalt, Ba0.7La0.3Fe12-xCoxO19, x = (0.0, 0.25, 0.50, 0.75 and 1.0). In the second, through the polyol process, we coated samples of pure and impurity-free barium hexaferrite (also obtained by the ICR method) with superparamagnetic nanoparticles of cobalt ferrite (CoFe2O4), obtaining coupled nanocomposites of BaFe12O19/CoFe2O4 with different proportions. Then, these samples were submitted to a reductive process in a hydrogen atmosphere, where there was a partial reduction of cobalt ferrite, giving rise to a new nanocomposite of the BaFe12O19/CoFe2O4@CoFe2 type. These samples were characterized by the use of X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), vibrating sample magnetometer (VSM), as a function of magnetic field and temperature and Mössbauer spectroscopy. In the first approach, XRD measurements showed the presence of a small amount of α-Fe2O3 in the doped samples. The SEM images revealed a morphology like nanorod, smaller than the critical limit for single-domain particles. Optimized magnetic properties were achieved for the sample with concentration of Co x = 0.25. Furthermore, this sample displayed the highest value of (BH)max of 6.98 kJ/m3 (0.877 MGOe), which corresponds to a significant improvement of 8% over the pure sample. For the second approach, XRD analyzis revealed the presence of two phases, BaFe12O19 and CoFe2O4, for the as prepared nanocomposites, and three phases, BaFe12O19, CoFe2O4 and CoFe2, for the nanocomposites after reduction. The TEM micrographs showed that the different phases are structurally coupled. Magnetization (Mr) and remanent demagnetization (Md) measurements were performed at room temperature. Through Mr and Md it was possible to make the Henkel and δm plots of the nanocomposites that provided information about the nature of the interactions between the phases and about the magnetic behavior. We detected a coupling of the exchange-spring type between the phases of the nanocomposites.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqUniversidade Federal do Rio Grande do NortePROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICAUFRNBrasilCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICAFísicaHexaferrita de bárioDopagemFerrita de cobaltoLiga cobalto ferroNanocompósitosAcoplamento de mola magnéticaEstudo da influência da dopagem e do acoplamento de fases magnéticas sobre o (BH)max da BaFe12O19Study of the influence of doping and coupling of magnetic phases on the (BH)max of BaFe12O19info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALEstudoinfluenciadopagem_Silva_2022.pdfapplication/pdf118930068https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/49565/1/Estudoinfluenciadopagem_Silva_2022.pdf14cadc915b16b8915ef42bb631afc3e6MD51123456789/495652022-10-13 17:07:38.881oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/49565Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2022-10-13T20:07:38Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false |
dc.title.pt_BR.fl_str_mv |
Estudo da influência da dopagem e do acoplamento de fases magnéticas sobre o (BH)max da BaFe12O19 |
dc.title.alternative.pt_BR.fl_str_mv |
Study of the influence of doping and coupling of magnetic phases on the (BH)max of BaFe12O19 |
title |
Estudo da influência da dopagem e do acoplamento de fases magnéticas sobre o (BH)max da BaFe12O19 |
spellingShingle |
Estudo da influência da dopagem e do acoplamento de fases magnéticas sobre o (BH)max da BaFe12O19 Silva, Lucas Marques da CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA Física Hexaferrita de bário Dopagem Ferrita de cobalto Liga cobalto ferro Nanocompósitos Acoplamento de mola magnética |
title_short |
Estudo da influência da dopagem e do acoplamento de fases magnéticas sobre o (BH)max da BaFe12O19 |
title_full |
Estudo da influência da dopagem e do acoplamento de fases magnéticas sobre o (BH)max da BaFe12O19 |
title_fullStr |
Estudo da influência da dopagem e do acoplamento de fases magnéticas sobre o (BH)max da BaFe12O19 |
title_full_unstemmed |
Estudo da influência da dopagem e do acoplamento de fases magnéticas sobre o (BH)max da BaFe12O19 |
title_sort |
Estudo da influência da dopagem e do acoplamento de fases magnéticas sobre o (BH)max da BaFe12O19 |
author |
Silva, Lucas Marques da |
author_facet |
Silva, Lucas Marques da |
author_role |
author |
dc.contributor.authorLattes.pt_BR.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/6837459494729405 |
dc.contributor.advisorID.pt_BR.fl_str_mv |
https://orcid.org/0000-0002-3390-8600 |
dc.contributor.advisorLattes.pt_BR.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/2455132422249405 |
dc.contributor.referees1.none.fl_str_mv |
Bohn, Felipe |
dc.contributor.referees1ID.pt_BR.fl_str_mv |
https://orcid.org/0000-0002-5907-4106 |
dc.contributor.referees1Lattes.pt_BR.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/9522788035526763 |
dc.contributor.referees2.none.fl_str_mv |
Torres, Marco Antônio Morales |
dc.contributor.referees3.none.fl_str_mv |
Mariano, José Fernando Morais Lopes |
dc.contributor.referees4.none.fl_str_mv |
Paesano Júnior, Andrea |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
Silva, Lucas Marques da |
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv |
Araújo, José Humberto de |
contributor_str_mv |
Araújo, José Humberto de |
dc.subject.cnpq.fl_str_mv |
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA |
topic |
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA Física Hexaferrita de bário Dopagem Ferrita de cobalto Liga cobalto ferro Nanocompósitos Acoplamento de mola magnética |
dc.subject.por.fl_str_mv |
Física Hexaferrita de bário Dopagem Ferrita de cobalto Liga cobalto ferro Nanocompósitos Acoplamento de mola magnética |
description |
A hexaferrita de bário tipo M (BaFe12O19), óxido de ferro de geometria hexagonal, é um material que desempenha um importante papel tecnológico em aplicações como ímãs permanente, dispositivos de micro-ondas e gravação magnética. Neste trabalho, estudamos a influência de duas abordagens experimentais usadas para o melhoramento do produto energético máximo, (BH)max, da hexaferrita de bário: a dopagem com lantânio (La) e cobalto (Co), e o acoplamento de fases magnéticas. Na primeira, produzimos amostras de hexaferrita de bário, por meio do método de Reação por Coordenação Iônica (RCI), dopadas com uma quantidade fixa de La e uma quantidade variável de cobalto, Ba0,7La0,3Fe12−xCoxO19, x = (0,0, 0,25, 0,50, 0,75 e 1,0). Na segunda, através do processo poliol, revestimos amostras de hexaferrita de bário pura e livre de impurezas (obtidas também pelo método RCI) com nanopartículas superparamagnéticas de ferrita de cobalto (CoFe2O4), obtendo nanocompósitos acoplados de BaFe12O19/CoFe2O4 com diferentes proporções.Em seguida, essas amostras foram submetidas a um processo redutivo em atmosfera de hidrogênio, onde houve uma redução parcial da ferrita de cobalto, dando origem a um novo nanocompósito do tipo BaFe12O19/CoFe2O4@CoFe2. Essas amostras foram caracterizadas pelo emprego da difratometria de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET), magnetometria de amostra vibrante (MAV), em função do campo magnético e da temperatura e espectroscopia Mössbauer. Na primeira abordagem, as medidas de DRX mostraram a presença de uma pequena quantidade de α-Fe2O3 nas amostras dopadas. As imagens MEV revelaram uma morfologia do tipo nanobastonete, de tamanho menor que o limite crítico para partículas monodomínio. As propriedades magnéticas otimizadas foram alcançadas para a amostra com concentração de Co x = 0,25. Além disso, esta amostra apresentou o valor mais alto de (BH)maxde 6,98 kJ/m3 (0,877 MGOe), que corresponde a uma melhora significativa de 8% em relação a amostra pura. Para a segunda abordagem, as análises de DRX revelaram a presença de duas fases, BaFe12O19 e CoFe2O4, para os nanocompósitos como preparados, e de três fases, BaFe12O19, CoFe2O4 e CoFe2, para os nanocompósitos após a redução. As micrografias MET mostraram que as diferentes fases estão acopladas estruturalmente. Medidas de magnetização (Mr) e desmagnetização remanente (Md) foram realizadas em temperatura ambiente. Através de Mre Mdfoi possível fazer os plots de Henkel e δm dos nanocompósitos que forneceu informações sobre a natureza das interações entre as fases e sobre o comportamento magnético. Detectamos um acoplamento do tipo exchange-spring entre as fases dos nanocompósitos. |
publishDate |
2022 |
dc.date.accessioned.fl_str_mv |
2022-10-13T20:06:49Z |
dc.date.available.fl_str_mv |
2022-10-13T20:06:49Z |
dc.date.issued.fl_str_mv |
2022-07-01 |
dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
format |
doctoralThesis |
status_str |
publishedVersion |
dc.identifier.citation.fl_str_mv |
SILVA, Lucas Marques da. Estudo da influência da dopagem e do acoplamento de fases magnéticas sobre o (BH)max da BaFe12O19. Orientador: José Humberto de Araújo. 2022. 152f. Tese (Doutorado em Física) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022. |
dc.identifier.uri.fl_str_mv |
https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/49565 |
identifier_str_mv |
SILVA, Lucas Marques da. Estudo da influência da dopagem e do acoplamento de fases magnéticas sobre o (BH)max da BaFe12O19. Orientador: José Humberto de Araújo. 2022. 152f. Tese (Doutorado em Física) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022. |
url |
https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/49565 |
dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
language |
por |
dc.rights.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
eu_rights_str_mv |
openAccess |
dc.publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal do Rio Grande do Norte |
dc.publisher.program.fl_str_mv |
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICA |
dc.publisher.initials.fl_str_mv |
UFRN |
dc.publisher.country.fl_str_mv |
Brasil |
publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal do Rio Grande do Norte |
dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Repositório Institucional da UFRN instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) instacron:UFRN |
instname_str |
Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) |
instacron_str |
UFRN |
institution |
UFRN |
reponame_str |
Repositório Institucional da UFRN |
collection |
Repositório Institucional da UFRN |
bitstream.url.fl_str_mv |
https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/49565/1/Estudoinfluenciadopagem_Silva_2022.pdf |
bitstream.checksum.fl_str_mv |
14cadc915b16b8915ef42bb631afc3e6 |
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv |
MD5 |
repository.name.fl_str_mv |
Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) |
repository.mail.fl_str_mv |
|
_version_ |
1802117734280986624 |