Hλεκτρορρύπανση και Υλικά απορρόφησης ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας (επίδραση Νικελίου)
Creators: name: Καραδήμου, Χριστίνα Χρήστου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2020
Subjects: Φερρίτες Μαγγανίου Ψευδαργύρου
Ηλεκτρορρύπανση
Χαρακτηρισμός Μαγνητικών Υλικών
Manganese – zinc ferrites
Electro pollution
Characterization of Magnetic Materials

description: Η παρούσα εργασία μελετά την επίδραση του Νικελίου στη συμπεριφορά φερριτών Μαγγανίου-Ψευδαργύρου της δομής του σπινελίου. Για το σκοπό αυτό, έγινε σύνθεση φερριτών υψηλής συχνότητας MnZn, με σταδιακά αυξανόμενη περιεκτικότητα Νικελίου, πραγματοποιήθηκε μορφολογικός χαρακτηρισμός των συνθέσεων και μετρήθηκαν οι μαγνητικές τους ιδιότητες. Οι συνθέσεις παρασκευάστηκαν στο εργαστήριο, με τη μέθοδο της αντίδρασης στερεάς φάσης. Μετά την ολοκλήρωση των σταδίων σύνθεσης (ξηρή ανάμιξη πρώτων υλών, προθέρμανση, κονιορτοποίηση, ξήρανση, συσσωματοποίηση) πραγματοποιήθηκε μορφοποίηση προς την επιθυμητή γεωμετρία. Σε αυτό το στάδιο, σχηματοποιήθηκαν δοκίμια δακτυλιοειδούς και κυλινδρικής γεωμετρίας, εκ των οποίων τα δακτυλιοειδή δοκίμια πυροσυσσωματώθηκαν, ενώ τα κυλινδρικά δοκίμια χρησιμοποιήθηκαν μόνο για τη διαστολομετρία. Από κάθε σύνθεση λήφθηκαν δείγματα μετά το στάδιο της ξήρανσης για μορφολογικό χαρακτηρισμό, με τις μεθόδους περίθλασης ακτίνων Χ (XRD), ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης (SEM), κατανομής μεγέθους σωματιδίων (PSD) και μέτρησης ειδικής επιφάνειας (BET). Έπειτα, τα δακτυλιοειδή δοκίμια χρησιμοποιήθηκαν για μέτρηση των μαγνητικών ιδιοτήτων (αρχική διαπερατότητα, πυκνότητα μαγνητικής ροής κορεσμού, ειδική αντίσταση και σχετικό παράγοντα απωλειών), προκειμένου να παρατηρηθεί η επίδραση του Νικελίου στις ιδιότητες. Από τα αποτελέσματα διαπιστώθηκε ότι με την αύξηση του Νικελίου παρατηρείται σημαντική μείωση της αρχικής διαπερατότητας στους 25οC και μεγάλη αύξηση της Τc που σημαίνει αύξηση του θερμοκρασιακού εύρους εφαρμογής. Επιπλέον όσο αυξάνεται το Νικέλιο, η αρχική διαπερατότητα έχει σταθερή χαμηλή τιμή σε όλο το εύρος συχνοτήτων. Για την ανάπτυξη υλικών με υψηλή μαγνήτιση κόρου απαιτείται υψηλή περιεκτικότητα σε Νικέλιο. Η αύξηση του Νικελίου συντελεί στην πυκνοποίηση του υλικού, με αποτέλεσμα τη μείωση της ειδικής του αντίστασης. Αξίζει να αναφερθεί πως η μείωση της ειδικής αντίστασης επιφέρει και αύξηση των απωλειών δινορευμάτων και άρα αύξηση του σχετικού παράγοντα απωλειών. Παράλληλα παρουσιάζεται μείωση του σχετικού παράγοντα απωλειών στις συνθέσεις που αυξάνεται το Νικέλιο. Συνεπώς η προσθήκη Νικελίου οδηγεί στη μείωση της αρχικής διαπερατότητας σε θερμοκρασία περιβάλλοντος και σε σημαντική αύξηση της Τc. Αυξάνει επίσης την πυκνότητα μαγνητικής ροής κόρου, ενώ χαρακτηρίζεται από χαμηλές απώλειες και από μείωση της ειδικής αντίστασης, σε σύγκριση µε τα υλικά αναφοράς. Οι βέλτιστες τιμές των παραπάνω ιδιοτήτων εξαρτώνται από την εφαρμογή των συγκεκριμένων υλικών. Συμπερασματικά, η προσθήκη Νικελίου μπορεί να οδηγήσει σε υλικά αποτελεσματικότερης ηλεκτρομαγνητικής απόρρόφησης, επιπρόσθετα με αυξημένο εύρος θερμοκρασιών και συχνοτήτων λειτουργίας σε σχέση με τα υλικά αναφοράς, διατηρώντας παράλληλα το σχετικά χαμηλό κόστος παραγωγής.
description: This diploma thesis deals with the effect of nickel on the behavior of ceramic materials with spinel structure. For this purpose, MnZn high frequency ferrites were prepared, with gradually increasing Nickel content. Morphological characterization of the compositions took place and their magnetic properties were measured. The compositions were prepared using the solid state reaction method. After dry mixing of raw materials, prefiring, milling, drying and granulation, the powders – granules were pressed into the desired geometry (toroidal and cylindrical geometry). Two different sintering processes took place in the toroidal specimens, in which the temperature was changed. The cylindrical specimens were used for dilatometry. Morphological characterization of the compositions took place by various techniques, such as X-ray diffraction analysis (XRD), scanning electron microscopy analysis (SEM), particle size distribution analysis (PSD) and surface calculation (BET). Then, the magnetic properties (initial permeability, Bsat, specific resistance and relative loss factor) were measured by using the toroidal specimens, in order to observe the effect of nickel on the compositions. The results showed that the increase in Nickel leads to a significant decrease in the initial permeability at 25oC and a large increase in Tc, which means an increase in the application temperature range. Also, as the nickel increases, the initial permeability has a constant low value across the frequency range. High Nickel content is required for the development of materials with high Bsat. The increase of the Nickel contributes to the thickening of the material, resulting in a reduction in its specific resistance. It is worth mentioning that the reduction of the special resistance also leads to an increase in the relevant loss factor. But in the same time, there is a decrease in the relative loss factor in the compositions of increased Nickel content. Therefore, the addition of Nickel leads to a decrease in the initial permeability and a significant increase in Tc. In conclusion, the addition of Nickel can lead to more efficient electromagnetic absorption materials, in addition to an increased range of temperatures and operating frequencies compared to the reference materials, while maintaining relatively low production costs.