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硬磁/反铁磁/软磁核壳结构纳米颗粒的可控制备、交换耦合机制和磁性能研究

批准号:
52071119
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
于永生
依托单位:
学科分类:
金属功能材料
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
于永生

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
针对如何同时提高纳米复合永磁材料矫顽力和剩磁的关键科学问题,本项目拟在硬磁软磁双相纳米复合永磁材料中引入反铁磁相,设计和制备单分散硬磁/反铁磁/软磁(或软磁/反铁磁/硬磁)三相核壳结构纳米颗粒,在单个纳米颗粒内部实现对微观结构和不同交换耦合作用的精确控制,利用硬磁软磁交换耦合作用提高材料的剩磁,利用硬磁反铁磁和软磁反铁磁交换耦合作用提高材料的有效磁晶各向异性、矫顽力和剩磁比,从而进一步提高材料的最大磁能积。系统研究核壳纳米颗粒的硬磁相、反铁磁相和软磁相的磁晶各向异性、形状各向异性、尺寸、成分及三相材料的体积比例和界面结构等因素对不同交换耦合作用、矫顽力、剩磁、交换偏置场、最大磁能积、磁畴结构和磁距分布等磁性能的影响规律;结合微磁学模拟,阐明不同交换耦合作用对最大磁能积的调控机制,建立微观结构及不同交换耦合作用与磁性能的依赖关系,为制备具有更高磁能积的三相复合永磁材料提供实验和理论指导。
英文摘要
Aiming at the key scientific problems about how to enhance the coercivity and remanence of nanocomposite permanent materials at the same time, we plan to introduce antiferromagnetic phase into the hard magnetic and soft magnetic biphase nanocomposite permanent materials, design and prepare the monodisperse hard magnetic/antiferromagnetic/soft magnetic (or soft magnetic/antiferromagnetic/hard magnetic) three-phase core/shell structure nanoparticles (NPs) in this project. And the microstructure and different exchange coupling effect in a single NP will be precisely controlled. In order to further improve the maximum magnetic energy product of the material, the hard magnetic and soft magnetic exchange coupling effect will be used to improve the remanence of the material, and the hard magnetic/antiferromagnetic and soft magnetic/antiferromagnetic exchange coupling effects will be used to improve the effective magnetocrystalline anisotropy, coercivity and remanence ratio of the material. The effects of the magnetocrystalline anisotropy, shape anisotropy, size, composition, volume ratio and interface structure of the core/shell NPs on the magnetic properties, such as different exchange coupling, coercivity, remanence, exchange bias field, maximum magnetic energy product, magnetic domain structure and magnetic moment distribution, will be studied. Combined the micromagnetism simulation, the regulation mechanism of different exchange coupling effect on the maximum magnetic energy product will be clarified, and the dependence of microstructure and different exchange coupling effect on magnetic properties will be established. The results will provide experimental and theoretical guidance for preparing three-phase composite permanent materials with higher magnetic energy product.
为解决轻质多孔磁性材料的通用性制备难题,通过自蔓延燃烧法制备了多孔锶铁氧体和金属气凝胶。所制备多孔锶铁氧体的矫顽力在pH值为7和退火温度为900 oC时达到6.1 kOe。为展示该方法制备多孔磁性材料的潜力,通过自蔓延燃烧法结合氢气还原工艺制备了一系列过渡金属气凝胶,其密度低至39.3 mg/cm3,孔隙率高达99.5%,揭示了短程扩散是中熵合金气凝胶的形成机制和该方法制备金属气凝胶的通用性。在SrFe7Al5O19中引入15种三价稀土元素离子取代二价Sr2+,与SrFe7Al5O19相比所有稀土元素离子与Al3+共取代的锶铁氧体多孔材料的矫顽力均得到进一步提高,其中Sr0.94Y0.06Fe7Al5O19的矫顽力高达40.7 kOe,打破了目前铁氧体领域永磁材料的最高矫顽力记录。揭示了高价态Y3+取代Sr2+后锶铁氧体中存在阳离子空位缺陷,阳离子空位缺陷作为钉扎中心可增加磁矩反转难度,从而提高材料矫顽力。.通过自蔓延燃烧法合成了泡沫材料CoFe2O4/CoO,通过改变燃料比例(G/N)和原料金属离子比例(Co:Fe)调控材料的组分、形貌和磁性能,探究材料能够稳定存在的温度。结果表明,G/N = 1.5、Co:Fe = 1.6:1.4时材料具有大的交换偏置场HEB = 2.055 kOe;G/N = 1.0、Co:Fe = 2.0:1.0时材料耦合程度高,矫顽力HC-l达到-9.62 kOe。在400 °C以下时材料可稳定存在,750°C时CoO相中的钴离子完全掺杂进入CoFe2O4相。测试结果表明,交换偏置效应的产生可归因于CoO未补偿磁矩在相界面处对CoFe2O4磁矩的钉扎作用。.结合油相法和自蔓延燃烧法制备了CoFe2O4/CoO/Ni三相耦合泡沫材料,其中软磁相Ni以纳米颗粒形式生长在CoFe2O4/CoO泡沫材料表面,实现了交换弹簧效应和交换偏置效应共同对材料矫顽力的调控。其中G/N = 1.0、原料比例为Co2.0Fe1.0的CoFe2O4/CoO为前驱体时制备的CoFe2O4/CoO/10%Ni耦合程度较好,单质Ni复合后材料饱和磁化强度和剩余磁化强度升高,其相对于CoFe2O4/10%Ni材料的矫顽力增加21.92%。
空间环境下质子辐照对2:17型钐钴永磁材料微观结构和磁性能的影响机制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    54万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    于永生
  • 依托单位:
单分散FePt纳米颗粒有序化相变机制研究和磁性能调控
  • 批准号:
    51871078
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    于永生
  • 依托单位:
各向异性硬磁/软磁纳米颗粒多层自组装阵列的交换耦合机制和磁性研究
  • 批准号:
    51571072
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    于永生
  • 依托单位:
国内基金
海外基金