Luận Văn Nghiên cứu chế tạo và tính chất của vật liệu từ nano FePd

MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
MỞ đẦU . 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN . 6
1.1 Vật liệu từ cứng . . 6
1.2 Quá trình từ hóa 9
1.2.1 đường cong từ hóa và hiện tượng từ trễ . 9
1.2.2 đường cong từ trễ . 12
1.2.3 độ nhớt từ . . 13
1.3 Vật liệu FePd . 14
1.3.1 Cấu trúc của vật liệu FePd 14
1.3.2 Tính chất từ . 17
1.3.3 Mối liên hệ giữa pha trật tự L1[SUB]0[/SUB] và lực kháng từ H[SUB]c[/SUB] . 18
1.4. Các phương pháp chế tạo hạt nano . . 18
1.4.1 phương pháp hóa khử . . 19
1.4.2 Phương pháp thủy nhiệt . . 19
1.4.3 Phương pháp sử dụng rượu đa chức . 19
1.4.4 Phương pháp quang xúc tác . 19
1.4.5 Phương pháp vi sóng: . . 20
1.4.6 Phương pháp hóa siêu âm . . 20
1.5 Mục tiêu của khóa luận 22
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM . 23
2.1 Chế tạo mẫu . 23
2.2 Các phép đo khảo sát tính chất của vật liệu nano FePd . 24
2.2.1 Phân tích cấu trúc bằng phương pháp nhiễu xạ tia X . . 24
2.2.2 Phân tích thành phần của mẫu bằng phổ tán sắc năng lượng . . 25
2.2.3 Kính hiển vi điện tử truyền qua: 25
2.2.4 Khảo sát tính chất từ bằng từ kế mẫu rung 27
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN . 29
3.1 Hình thái và cấu trúc . 29
3.1.1 Kết quả nhiễu xạ tia X . 29
3.1.3 Phổ tán sắc năng lượng EDS . 32
3.2 Tính chất từ . 33
3.2.1 đường cong từ trễ . 33
3.2.2 Hiệu ứng nhớ từ . 38
KẾT LUẬN 46
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 47
MỞ đẦU

Trong lĩnh vực khoa học và công nghệ nano thì vật liệu nano luôn là một
nhánh nghiên cứu dành được sự quan tâm đặc biệt của các nhà khoa học do
những đặc điểm và tính chất mới lạ so với các vật liệu thông thường. Có ba
nguyên nhân chính dẫn đến sự khác biết này. Thứ nhất là tác động của các hiệu
ứng lượng tử khi hạt có kích thước nano. Các hạt không tuân theo quy luật vật lý
cổ điển nữa, thay vào đó là các quy luật vật lý lượng tử mà hệ quả quan trọng là
các đại lượng vật lý bị lượng tử hóa. Thứ hai là hiệu ứng bề mặt: kích thước của
hạt càng giảm thì phần vật chất tập trung ở bề mặt chiếm một tỷ lệ càng lớn, hay
nói cách khác là diện tích bề mặt tính cho một đơn vị khối lượng càng lớn. Cuối
cùng là hiệu ứng tới hạn, xảy ra khi kích thước của vật liệu nano đủ nhỏ để so
sánh với các kích thước tới hạn của một số tính chất. Chính ba yếu tố này đã tạo
ra sự thay đổi lớn về tính chất của vật liệu nano. Và cũng vì vậy, vật liệu nano
thu hút được sự nghiên cứu rộng rãi nhằm tạo ra các các vật liệu có những tính
chất ưu việt với mong muốn ứng dụng chúng để chế tạo ra các sản phẩm mới có
tính năng vượt trội phục vụ trong nhiều lĩnh vực và mục đích khác nhau.
Trong thời đại ngày nay, công nghệ nano có thể nói là hướng nghiên cứu
đang thu hút được nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học cung như các nhà
đầu tư công nghiệp bỏi ứng dụng to lớn của nó trong sản suất các thiết bị ứng
dụng trong công nghiệp, chế tạo các thiết bị điện tử. Các thiết bị ứng dụng công
nghệ nano ngày càng nhỏ hơn chính xác hơn các thiết bị với công nghệ micro
trước đó.
Với sự gia tăng của mật độ ghi từ hàng năm, kích thước của bít thông tin trên vật liệu ghi từ còn phải giảm nhiều nữa. Các linh kiện điện tử đòi hỏi các vật liệu từ có lực kháng từ và từ dư lớn để đảm bảo giá trị từ lực lớn, thậm chí ở kích thước nhỏ. Với yêu cầu đó chúng tôi tiến hành nghiên cứu chế tạo vật liệu từ cứng ở cấu trúc nano.
Trong những năm gần đây một số vật liệu từ cứng đã được đưa vào nghiên
cứu, chế tạo, có cấu trúc pha L1[SUB]0[/SUB] như hợp kim FePt, CoPt, FePd với dị hướng
từ tinh thể lớn (FePt: K[SUB]u[/SUB]=6,6-10 x 10[SUP]7 [/SUP]erg/cm[SUP]3[/SUP], CoPt: K[SUB]u[/SUB]=4,9x10[SUP]7 [/SUP]erg/cm[SUP]3[/SUP] và
FePd: K[SUB]u[/SUB]=1,8x10[SUP]7 [/SUP]erg/cm[SUP]3[/SUP]) [4]. Vật liệu từ cứng có độ nhớt từ cao, thông qua
hiệu ứng nhớt từ mà người ta có thể rút ra các cơ chế quan trọng trong việc tìm
ra bản chất của quá trình quay của các mô men từ và cơ chế của lực kháng từ
trong vật liệu. Từ đó nghiên cứu tính chất nhớ từ của vật liệu từ cứng [5].
Trong khóa luận này chúng tôi tiến hành:
“Nghiên cứu chế tạo và tính chất của vật liệu từ nano FePd”
Mục đích của khóa luận:
- Chế tạo vật liệu nano FePd theo các tỷ lệ thành phần khác nhau bằng
phương phá hóa siêu âm.
- Nghiện cứu chuyển pha bất trật tự - trật tự với cấu trúc tứ giác tâm mặt
(fct) L1[SUB]o[/SUB] kéo theo tính từ cứng thể hiện rõ rệt với H[SUB]C[/SUB] lớn.
- Nghiên cứu tính chất từ của vật liệu nano FePd khi được chế tạo với
các tỷ lệ thành phần khác nhau và được ủ tại các nhiệt độ khác nhau.
Phương pháp nghiên cứu:
Khóa luận được tiến hành bằng phương pháp thực nghiệm. Các mẫu sử dụng trong khóa luận được chế tạo bằng các phương pháp hóa siêu âm. Cấu trúc hình thái, thành phần và tính chất từ của mẫu được kiểm tra bằng phương pháp nhiễu xạ tia X (X-Ray Diffraction-XRD), xác định thành phần của mẫu bằng máy đo EDS (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy), kính hiển vi điện tử truyền qua TEM (transmission electron microscopy). Tính chất từ được tiến hành trên hệ từ kế mẫu rung VSM (Vibrating Sample Magnetometer), các phép đo trên được thực hiện tại Trung tâm khoa học vật liệu - Trường đại Học Khoa học Tự nhiên - đại học Quốc Gia Hà Nội.