Химия - Ферриты (оксиферы)
10 мая 2011Оглавление:
1. Ферриты (оксиферы)
2. Применение ферритов
3. Производство ферритов
Ферриты химические соединения оксида железа Fe2O3 с оксидами других металлов, обладающие уникальными магнитными свойствами, сочетающие высокую намагниченность и полупроводниковые или диэлектрические свойства, благодаря чему они получили широкое применение как магнитные материалы в радиотехнике, радиоэлектронике, вычислительной технике.
Структура и свойства ферритов
В состав Феррита входят анионы кислорода O, образующие остов их кристаллической решётки; в промежутках между ионами кислорода располагаются катионы Fe, имеющие меньший радиус, чем анионы O, и катионы Me металлов, которые могут иметь радиусы различной величины и разные валентности k. Существующее между катионами и анионами кулоновское взаимодействие приводит к формированию определённой кристаллической решётки и к определённому расположению в ней катионов. В результате упорядоченного расположения катионов Fe и Me Ферриты обладают ферримагнетизмом и для них характерны достаточно высокие значения намагниченности и точек Кюри. Различают Ф.-шпинели, Ф.-гранаты, ортоферриты и гекса ферриты.
Ферриты-шпинели имеют структуру минерала шпинели с общей формулой MeFe2O4, где Me Ni, Co, Fe, Mn, Mg, Li, Cu. Элементарная ячейка Ф.-шпинели представляет собой куб, образуемый 8 молекулами MeOFe2O3 и состоящий из 32 анионов O, между которыми имеется 64 тетраэдрических и 32 октаэдрических промежутков, частично заселённых катионами Fe и Me. В зависимости от того, какие ионы и в каком порядке занимают промежутки А и В, различают прямые шпинели и обращенные шпинели. В обращенных шпинелях половина ионов Fe находится в тетраэдрических промежутках, а в октаэдрических промежутках 2-я половина ионов Fe и ионы Me. При этом намагниченность октаэдрической подрешётки больше тетраэдрической, что приводит к возникновению ферримагнетизма.
Ферриты-гранаты редкоземельных элементов R и иттрия Y имеют кубическую структуру граната с общей формулой R3Fe5O12. Элементарная ячейка Феррит-гранатов содержит 8 молекул R3Fe5O12; в неё входит 96 ионов O, 24 иона R и 40 ионов Fe. В Феррит-гранатах имеется три типа промежутков, в которых размещаются катионы: большая часть ионов Fe занимает тетраэдрические, меньшая часть ионов Fe октаэдрические и ионы R додекаэдрические места. Соотношение величин и направлений намагниченностей катионов, занимающих промежутки d, а, с, показано на рис. 2.
Ортоферритами называют группу Ферритов с орторомбической кристаллической структурой. Их образуют редкоземельные элементы или иттрий по общей формуле RFeO3. Ортоферриты изоморфны минералу перовскиту. По сравнению с Ферритами-гранатами они имеют небольшую намагниченность, так как обладают неколлинеарным антиферромагнетизмом и только при очень низких температурах ферримагнетизмом.
Ферриты гексагональной структуры имеют общую формулу MeO 6, где Me ионы Ba, Sr или Pb. Элементарная ячейка кристаллической решётки гексаферритов состоит из 38 анионов O, 24 катионов Fe и 2 катионов Me. Ячейка построена из двух шпинельных блоков, разделённых между собой ионами Pb, O и Fe. Если окиси железа и бария спекать совместно с соответствующими количествами следующих металлов: Mn, Cr, Со, Ni, Zn, то можно получить ряд новых оксидных ферримагнетиков.
Некоторые гексаферриты обладают высокой коэрцитивной силой и применяются для изготовления постоянных магнитов. Большинство Ф. со структурой шпинели, феррит-гранат иттрия и некоторые гексаферриты используются как магнитомягкие материалы. При введении примесей и создании нестехеометричности состава электрическое сопротивление Ф. изменяется в широких пределах. Ф. в полупроводниковой технике не применяются из-за низкой подвижности носителей тока. Помимо описанных, известны ферриты и др. составов и структур, например для щелочных металлов МеFeO2, для щелочно-земемельных МеFe2O5 и т. д. Многие ферриты входят в состав шлаков, спец. цементов и т. п.
Просмотров: 4374
|