新型超顺磁稀土-过渡金属间化合物纳米胶囊的合成及其低温高磁熵变的机理研究

利用等离子体电弧法，蒸发R-M系（R=Gd, Tb, Dy; M=Co, Ni, Mg, Cu, Si）合金RxM100-x（x=10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90），制备了稀土-过渡金属间化合物纳米胶囊。发现稀土与铁磁性过渡金属之间易形成金属间化合物纳米胶囊，而非磁性过渡金属不易与稀土形成金属间化合物纳米胶囊。也发现，反应气氛中高H2分压有利于生成单相稀土-过渡金属间化合物纳米胶囊，高H2分压有利于生成单相反铁磁稀土氢化物，及高H2分压有利于生成自组装纳米胶囊链 (当H2分压大于0.1 Mpa)。成功制备了GdNi5、GdCo5、DyNi5、GdH2及Ni(C)纳米胶囊。稀土过渡金属间化合物与Ni纳米胶囊两相共存时，低温下具有较高的磁熵变。其中，GdNi5+Ni两相共存时，5K与5T磁场变化下，最高磁熵变可达13.8 J/(Kg K)。反铁磁GdH2纳米胶囊，在低温下具有较高的磁熵变，5K及7T磁场变化下，最高磁熵变可达6.1 J/(Kg K)。通过比较不同体系发现，稀土过渡金属间化合物纳米胶囊的平均粒径尺寸越小，越有利于在低温下提高其磁熵变。同时也发现，稀土过渡金属间化合纳米胶囊链在低温下具有较高的交换偏置场，GdCo5纳米胶囊在5K下的交换偏置场达1.63 kOe。另一方面，发现Ni(C)纳米胶囊在室温下具有在2-18GHz全频范围内-10dB的吸收(99%吸收)，Bi-Fe3O4纳米复合结构室温下具有较好的电磁特性，以及高量掺Mn的抗磁性拓扑绝缘体Bi1.85Mn0.15Te3具有45K的居里温度。