Παρασκευή Μαγνητικών Νανοσωματιδιών με την τεχνική Surfactant Assisted High Energy Ball Milling:
Creators: name: Ιωαννίδου, Κωνσταντία Σταύρου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2015
Subjects: Μαγνητικά Νανοσωματίδια
Άλεση υψηλής ενέργειας
Επιφανειοδραστικό
Magnetic Nanoparticles
High Energy Ball Milling
Surfactant

description: Οι νανοσύνθετοι μαγνήτες, που αποτελούνται από ένα αδρομερές μίγμα μιας σκληρής μαγνητικής φάσης, με υψηλό συνεκτικό πεδίο και μιας μαλακής μαγνητικής φάσης, με υψηλή μαγνήτιση κόρου, έχουν ξεκινήσει να μελετώνται ήδη από τα τέλη της δεκαετίας του ΄80. Καθώς σήμερα, η ανάγκη για την παρασκευή τέτοιων νανοσύνθετων μαγνητών με βελτιωμένες ιδιότητες (υψηλό συνεκτικό πεδίο και μαγνήτιση κόρου, αυξημένο ενεργειακό γινόμενο) ολοένα και αυξάνεται, αναζητώνται τρόποι με τους οποίους τα υλικά με υψηλό συνεκτικό πεδίο (όπως οι σπάνιες γαίες), μπορούν να βελτιώσουν τις ιδιότητες τους στην νανοκλίμακα και μέσω σύζευξης με μαλακότερα υλικά, να δώσουν μαγνήτες υψηλής ποιότητας και χαμηλού κόστους. Ωστόσο οι Bottom Up μέθοδοι, που χρησιμοποιήθηκαν για την παρασκευή νανοσύνθετων μαγνητών, έχουν παρουσιάσει περιορισμένη επιτυχία. Η τεχνική «Surfactant Assisted High Energy Ball Milling (HEBM)» έχει προσεγγίσει το ενδιαφέρον των ερευνητών, ως μια τεχνική σύνθεση για τον έλεγχο του μεγέθους, του σχήματος και των μαγνητικών ιδιοτήτων των παραγόμενων από διαμεταλλικές σπάνιες γαίες νανοσωματιδίων. Ταυτόχρονα είναι μία απλή και μη ακριβή μέθοδος για τη μείωση του μεγέθους των κόκκων, των νανοκρυσταλλικών σκονών. Ο σκοπός αυτής της εργασίας ήταν η παρασκευή νανοσωματιδίων Sm2Fe17, μέσω της τεχνικής ΗΕΒΜ, καθώς και η μελέτη της επίδρασης του χρόνου άλεσης, τόσο στον δομικό χαρακτήρα του δείγματος (σύσταση, μορφή και μέγεθος κόκκων) όσο και στον μαγνητικό (συνεκτικό πεδίο, μαγνήτιση κόρου). Η άλεση σκόνης 50 μm σε οργανικό διάλυμα ελαϊκού οξέος / ολεϋλαμίνης, οδήγησε σε κόκκους της τάξεως του 0.5 μm (500 nm) μετά από 22 ώρες, παρουσιάζοντας ελαφρώς βελτιωμένες ιδιότητες σε σχέση με την αρχική σκόνη. Δεν κατέστη δυνατόν να ληφθούν μικρότεροι κόκκοι ούτως ώστε να λάβουν χώρα δυνάμεις ανταλλαγής μεταξύ της σκληρής Sm2Fe17 και του μαλακού Fe και να προκύψουν θεαματικά βελτιωμένες μαγνητικές ιδιότητες, καθώς περαιτέρω άλεση, προκάλεσε αλλαγή της σύστασης του μίγματος (αποσύνθεση της Sm2Fe17 και εμφάνιση δευτερευόντων φάσεων και οξειδίων ), εξαέρωση της επιφανειοδραστικής ουσίας και οδήγησε στον σχηματισμό συσσωματωμάτων (clustering). Οι πολύ υψηλοί χρόνοι άλεσης (98 ώρες) οδήγησαν στον αμορφοποίηση του δείγματος, με ταυτόχρονη επιδείνωση των μαγνητικών του ιδιοτήτων.
description: The nanocomposite magnets consisting of a coarse mixture of a hard magnetic phase with high coercivity and a soft magnetic phase with high saturation magnetization, have started being studied since already the late 80s. Since today, the need for the preparation of such nanocomposite magnets with improved properties (high coercivity and saturation magnetization, and increased energy product) is continuously increasing, we are seeking ways in which materials with high coercivity (including rare earths) can improve their properties in the nanoscale and by coupling with softer materials, to give high quality and low cost magnets. However Bottom Up methods used for the preparation of nanocomposite magnets, have shown limited success. The technique "Surfactant Assisted High Energy Ball Milling (HEBM)" has called the attention of researchers, as a technical composition to control the size, shape and magnetic properties of the produced nanoparticles from intermetallic rare earths. Simultaneously it is a simple and inexpensive method for reducing the grain size of nanocrystalline powders. The purpose of this study was to prepare nanoparticles of Sm2Fe17, through the HEBM technique, as well as the study of the effect of milling time, both in the structural (composition, shape and grain size) and in the magnetic nature of the sample (coercivity, saturation magnetization). The milling of powder of 50 μm in an organic solution of oleic acid / oleylamine has led into grains of the order of 0.5 μm (500 nm) after 22 hours, showing somewhat improved properties compared to the initial powder. It has not been possible to obtain smaller grains so that exchange forces between the hard Sm2Fe17 and soft Fe can occur resulting into dramatically improved magnetic properties, as further milling has led to a change in the composition of the mixture (decomposition of intermetallic compound Sm2Fe17 and appearance of secondary phases), gasification of surfactant and has caused the formation of agglomerates (clustering). The very high milling times (98 hours) have led to amorphization of the sample, with simultaneous deterioration of magnetic properties.