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制备复合纳米粉体的新方法

材料科学家们提出了一种快速制备epsilon氧化铁的方法,并揭示了其在先进通讯设备中的潜力。

制备复合纳米粉体的新方法
不同尺寸粒子吸收频率变化的图示。图片来源:材料化学杂志。华体会体育平台

epsilon氧化铁优异的磁性使其成为最受欢迎的材料之一,例如用于持久磁记录和即将到来的6G一代通信设备。

这项研究已发表在J材料化学教程C-皇家化学学会的期刊。

氧化铁(III)是地球上最丰富的氧化物之一,主要以矿物赤铁矿(或α氧化铁,α-Fe)的形式存在2.O3.). 磁赤铁矿(或γ改性,γ-Fe)2.O3.)是另一种常见且稳定的修饰。赤铁矿在工业上常用作红色颜料,而磁赤铁矿用作磁记录介质。

这两种修饰在晶体结构(γ-氧化铁具有立方结构,α-氧化铁具有六方结构)和磁性方面都有所不同。

除了这些形式的氧化铁(III),还有更多不寻常的修饰,比如ε-、zeta-、beta-甚至玻璃态。

其中ε-Fe2.O3.是最吸引人的阶段。这种修饰具有非常高的矫顽力(材料抵抗外部磁场的电位)。

在室温下,强度达到20koe,这与基于昂贵稀土元素的磁铁参数相似。这种材料还通过自然铁磁共振效应吸收亚太赫兹频率范围(100至300千兆赫)的电磁辐射。

这种共振的频率是在无线通信设备中使用材料的一个主要标准——例如,5G标准使用几十兆赫,4G标准使用兆赫。

在第六代(6G)无线技术中,亚太赫兹范围可能被用作工作范围,目前正准备从20世纪30年代初开始积极引入人们的生活。

合成的材料适合于在这种频率下制造吸收电路或转换单元。例如,如果复合ε-Fe2.O3.使用纳米粉末,可以制作出能够吸收电磁波的涂料,从而保护房间不受外来信号的影响,也可以屏蔽外部截获的信号。甚至ε-Fe2.O3.可用于6G接收设备。

Epsilon氧化铁是一种很难获得的稀有氧化铁。目前,它的创建量非常小,而且这个过程本身需要一个月的时间。这无疑排除了它的广泛应用。

研究人员开发了一种新技术来加速epsilon氧化铁的合成,将合成时间缩短到一天(换句话说,完成一个超过30倍的完整循环),并提高了生成产物的量。

这种新方法具有成本效益高,易于复制,并且可以在工业上毫不费力地实施。合成所需的材料——硅和铁——是地球上分布最广的元素之一。

虽然epsilon氧化铁相是在2004年以纯形式获得的,但是由于其合成的复杂性,例如作为磁记录介质,它仍然没有得到工业应用。我们设法大大简化了技术。

Evgeny Gorbachev,莫斯科大学材料科学系第一作者,博士生

要成功地应用具有破纪录性能的材料,就必须研究其潜在的物理性能。缺乏详细的研究可能导致几年来忽视这些资料,这在科学史上已经发生过很多次了。

这是由莫斯科大学的材料科学家合作生产的化合物。MIPT公司物理学家们对此进行了深入的研究,使这项研究取得了成功。

具有如此高铁磁共振频率的材料具有巨大的实际应用潜力。今天,太赫兹技术正在蓬勃发展:它是物联网,它是超高速通信,它是更狭隘的科学设备,它是下一代医疗技术。华体会双赢棋牌

Liudmila Alyabyeva博士,博士,太赫兹光谱实验室高级研究员,MIPT

Alyabyeva博士补充道虽然去年非常流行的5G标准的工作频率为几十吉赫兹,但我们的材料正在为更高的频率(几百吉赫兹)敞开大门,这意味着我们已经在处理6G标准和更高的频率。现在全靠工程师了,我们很高兴能和他们分享信息,也期待着能把一部6G手机握在手中。”

太赫兹研究是在MIPT太赫兹光谱实验室进行的。

期刊参考号:

戈尔巴乔夫。,. (2021)调节ε-Fe的粒径、自然铁磁共振频率和磁性2.O3.快速溶胶-华体会体育平台凝胶法制备纳米颗粒。材料化学学报.doi.org/10.1039/D1TC01242H.

资料来源:https://mipt.ru/

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