- iii -

MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Lời cảm ơn
Mục lục
Danh mục các bảng biểu
Danh mục kí hiệu, các chữ viết tắt
MỞ ĐẦU

Trang
i
ii
iii
iv
iv
v

TỔNG QUAN

1

CẤU TRÚC TINH THỂ VÀ CƠNG THỨC HĨA HỌC

1

1.1.1

Cơng thức hóa học của hợp chất

1


Dị hướng từ tinh thể

11

1.2.4

Các thông số từ đặc trưng cho vật liệu ferit từ cứng.

13

1.2.5

Cảm ứng từ dư

15

Chương 1
1.1

1.2

Chương 2

PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM

17

2.1



2.2.4
Chương 3

Phương pháp đo tính chất từ

KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM

23

24

3.1

Kết quả phân tích nhiệt vi sai

24

3.2

Cấu trúc tinh thể và phân bố kích thước mẫu bột

25

3.3

Cấu trúc tế vi, kích thước và hình dạng hạt

32



A

Hằng số năng lượng trao đổi

a

Hằng số mạng tinh thể

B

Cảm ứng từ

BS

Cảm ứng từ bão hồ

Br

Cảm ứng từ dư

(BH)max Tích số năng lượng cực đại (năng lượng từ cực đại)
C

Hằng số Curie

c

Hằng số mạng tinh thể (trục lục giác)


Cường độ từ trường

HC

Cường độ trường khử từ (Lực kháng từ)

HA

Cường độ từ trường dị hướng (hiệu ứng)

BHC

Cường độ trường khử từ cảm ứng

IHC

Cường độ trường khử từ từ hoá

Hd

Cường độ trường khử từ nội tại

IS

Độ từ hố bão hồ

K

các hằng số dị hướng từ (K1, K2, K3...)


Nhiệt độ Curie

W

Năng lượng tương tác trao đổi tổng cộng (năng lượng trường phân tử)

W

Năng lượng vách đơmen/đơn vị diện tích vách

gh

Mật độ năng lượng giới hạn của vách đômen

W

Độ dày vách đơmen



Hằng số điện mơi
Hằng số Plank



Hệ số từ hố



Hệ số từ giảo

- iv -

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1

Bán kính của 1 số ion.

Bảng 1.2

Số ion kim loại chiếm chỗ các vị trí trong khối R, S và T. Các hướng
moment từ của chúng được biểu thị theo hướng các mũi tên.

Bảng 2.1

Hệ mẫu SrOnFe2O3.

Bảng 2.2

Hệ mẫu Sr1-xLaxFe12O19.

Bảng 3.1

Sự phụ thuộc thành phần pha vào chế độ nung của hai hệ mẫu.

Bảng 3.2

So sánh giá trị kích thước hạt phân bố trung bình theo hai phương pháp.

Bảng 3.3


Khi mà các thiết bị điện tử có xu hướng thu nhỏ trọng lượng, kích thước và
tiêu tốn ít năng lượng hơn, thì vật liệu Ferit với vai trị khơng thể thiếu trong các
ứng dụng về điện, điện tử, viễn thông cũng phải được thu nhỏ lại để tương thích và
bổ trợ với các thiết bị và linh kiện điện từ khác. Vật liệu ferit từ cứng có những ứng
dụng làm nam châm vĩnh cửu, ứng dụng trong các loại loa, vật liệu ghi quang,
trong lõi cuôn dây của các động cơ cũng cần phải được xem dưới góc độ vi cơ điện
và ghi từ mật độ cao [24]. Gần đây, vật liệu ferit còn được phát hiện thêm ứng
dụng trong lĩnh vực khoa học qn sự, đó là cơng nghệ chế tạo vật liệu hấp thụ
sóng điện từ và cơng nghệ sơn tàng hình trong máy bay chiến đấu [19, 20]. Tiềm
năng phát triển vật liệu ferit kích thước nano là rất lớn.
Tuy nhiên, vật liệu ferit với phương pháp chế tạo theo phương pháp gốm
truyền thống thường cho tính chất từ và điện hạn chế. Để ứng dụng trong chế tạo
các hệ vi cơ và vật liệu ghi từ v.v.. đòi hỏi vật liệu ferit phải có tính chất tơt, độ
đồng nhất rất cao, do vậy chúng tôi đã đặt vấn đề chế tạo, nghiên cứu khảo sát vật
liệu ferit từ cứng SrFe12O19 theo phương pháp hóa solgel citrate. Phương pháp
Solgel là một phương pháp hóa học hữu hiệu để chế tạo các loại oxit dưới dạng
màng mỏng và bột từ kích thước nanơ [2].
Luận văn này có nội dung trình bày về quá trình nghiên cứu khảo sát, chế
tạo vật liệu ferit lục giác SrM có kích thước nano. Luận văn nghiên cứu chủ yếu về
cấu trúc tế vi của bột ferrite SrM cấu trúc nano, mối quan hệ giữa tính chất từ- cấu
trúc tế vi- thành phần Sr/Fe –chế độ nung và công nghệ solgel citrate.
Bản luận văn gồm 3 chương:
Chương 1 Tổng quan về vật liệu ferit lục giác SrM.và phương pháp solgel
citrate.
Chương 2 Đối tượng nghiên cứu và phương pháp thực nghiệm.
Chương 3 Thảo luận các kết qua thu được từ thực nghiêm.
Chương 4 Một số kết quả thử nghiệm ứng dụng.


-1-

để chỉ các ion hóa trị 2 trong nhóm các kim loại chuyển tiếp 3d, hoặc các ion kim
loại Zn, Mg hay tổ hợp 2 ion kim loại Li+1 và Fe+3, miễn là tổ hợp này đảm bảo có
thể điền kẽ, khuếch tán vào trong cấu trúc Spinel. Các hợp chất mô tả trong giản đồ
được chế tạo bằng phương pháp thiêu kết hỗn hợp các oxit (tương ứng với các oxit
ở ba góc của giản đồ) với tỉ lệ khác nhau tại nhiệt độ 1000oC. Trên đoạn thẳng nối
đỉnh Fe2O3 với đỉnh BaO trong giản đồ hình 1.1, tồn tại 1 điểm cho cơng thức hóa
học tương ứng là BaFe2O4, một hỗn hợp oxit có tính chất phi từ. Hợp chất cấu trúc
Spinel, Me2Fe4O8 , ứng với trung điểm của đoạn thẳng (Fe2O3, MeO). Điểm M của
giản đồ tương ứng có cơng thức hóa học là BaFe12O19 = BaO.6Fe2O3 [1, 2], đây là
một oxit phức cấu trúc lục giác. Một hợp chất quan trọng khác được biểu diễn tại
điểm Y, có cơng thức tương ứng là 2(BaO.MeO.3Fe2O3) = Ba2Me2Fe12O22. Hợp
chất Y có cấu trúc tinh thể lục giác, nhưng khơng hồn tồn giống cấu trúc tinh thể
lục giác của M [17]. Để xác định điểm Y, ta cần thêm điểm có cơng thức rút gọn
tương ứng là (BaO.2Fe2O3). Lấy tổng công thức của hợp chất tại điểm này với công
thức rút gọn của hợp chất tại điểm S, sau đó nhân đơi giá trị tổng thì tìm được cơng
thức của điểm Y. Mỗi ơ cơ sở tạo thành từ cấu trúc lục giác khác khau có số ion
chính xác đúng bằng cơng thức hóa học của nó. Đa số các hợp chất hóa học có tính
chất feri từ, đều được xác định trong các đoạn M-S và M-Y [23]. Tuy nhiên, mỗi ô
cơ sở của các cấu trúc tinh thể cịn có thể được xây dựng theo 1 phương pháp đơn
giản hơn, mà chỉ cần dựa vào 3 điểm S, M, Y.
Ion Ba có thể được thay thế một phần hay toàn phần bởi các ion của kim loại
kiềm thổ Ca+2, Pb+2, Sr+2, đó là các ion có bán kính ion gần bằng ion Ba, hoặc được
thay thế một phần bởi các ion hóa trị 3, như là La +3, lúc đó với 1 lượng tương ứng
ion sắt III (ferric) chuyển hóa thành ion sắt II (ferrous). Điều này gợi ý rằng, có thể
cho phép thay thế các ion Fe+3 bởi các ion hóa trị 3 khác, như là Cr+3 và Al+3 hoặc
bởi 1 tổ hợp ion hóa trị hai và ion hóa trị bốn trong tinh thể. Lấy ví dụ, 2 Fe+3,
trong hợp chất M, được thay thế bởi  lượng ion cobalt hóa trị 2 và  ion titan hóa
trị 4, khi đó hợp chất có cơng thức hóa học là BaCoTiFe12-O19.
1.1.2 Cấu trúc lục giác xếp chặt
Cấu trúc tinh thể lục giác của các ferit nghiên cứu, thực chất khơng hồn tồn

phẳng) theo trật tự như vậy, chúng ta thu được một cấu trúc lục giác xếp chặt, diễn
tiến theo thứ tự ABAB cho đến vô cùng. Người ta chứng minh được rằng, các cấu
trúc được tạo ra như vậy là 1 cấu trúc tinh thể lục giác đơn trục, trong đó trục c
vng góc với mặt phẳng chứa lớp ion oxi (ion A).


-4-

Trật tự cấu trúc lập phương xếp chặt cũng được xây dựng tương tự như vậy
(xem hình 1.2b). Diễn tiến của các lớp theo chiều dọc bây giờ sẽ là ABCABC. Ở
đây, các ion A và B có vị trí tương tự vị trí của nó trong hình (a), cịn các ion C
nằm xếp chặt trong 1 mặt phẳng phía dưới mặt phẳng hình vẽ (lớp B) một khoảng
bằng khoảng cách giữa 2 lớp ion A và lớp ion B trên nó. Cấu trúc lập phương xếp
chặt, với khung là các ion oxi, thường xuất hiện trong các ferit cấu trúc Spinel.
Hình 1.3, biểu diễn phối cảnh khơng gian 3 chiều của cấu trúc Spinel, trong đó, trục
[111] được chọn là trục thẳng đứng. Lớp ion tại đỉnh và tại đáy, kể cả các trật tự
xung quanh phối cảnh 3 chiều này, là hồn tồn giống nhau. Nói chung, phối cảnh
đã cho biết các thông tin đầy đủ về cấu trúc theo phương thẳng đứng. Khoảng cách
giữa các lớp oxi kề nhau trong mạng tinh thể là xấp xỉ 2.3Å.

Hình 1.3 Phối cảnh không gian 3 chiều của cấu trúc Spinel, với trục thẳng đứng
được chọn là trục [111]. Hình trịn màu đen và hình trịn gạch chéo biểu diễn các
ion trong vị trí tứ diện và vị trí bát diện tương ứng.
Trong cấu trúc lục giác M, các ion oxi bao quanh các oxit sắt, tạo thành một
khung ion oxi chắc đặc. Cấu trúc lục giác M là một cấu trúc nhiều khối, gồm một
cấu trúc lục giác và một cấu trúc lập phương. Chúng ta chứng minh được rằng tổ
hợp các cấu trúc này luôn tạo ra cấu trúc đối xứng lục giác. Trong cấu trúc lục giác
M, hai lớp ion oxi có một ion ơxi được thay thế bởi các ion Sr, kích thước bán kính
ion Sr sấp xỉ bán kính ion ơxi (xem bảng 1.1).


Theo Adelsköld [28], hợp chất M, với cơng thức hóa học BaFe12O19, có cấu
trúc tinh thể giống cấu trúc tinh thể khoáng magnetoplumbite, với thành phần hợp
thức là PbFe7.5Mn3.5Al0.5Ti0.5O19. Hình 1.3 biểu diễn mặt phẳng đối xứng của cấu
trúc M. Mỗi ô cơ sở lục giác của tinh thể chứa 10 lớp ion oxi, với độ dài của trục dị
hướng c khoảng 23.2Å, còn độ dài của trục a là 5.88Å. Trong một ô cơ sở của mỗi
lớp luôn chứa 4 ion lớn, với bốn lớp liên tiếp nhau thì 4 ion lớn đều là 4 ion oxi,
nhưng đến lớp thứ 5 thì 4 ion lớn lại là 3 ion oxi còn lại là ion Ba. Cấu trúc khống
magnetoplumbite có thể cấu thành từ các khối Spinel, chỉ chứa 2 lớp ion oxi, đó là
các khối S và S* trong hình 1.3, khối R chèn ở giữa chúng (xem hình 1.5) có chứa
một ion Bari chính là lớp thứ 5 như đề cập trên. Các khối R* và S* là kết quả của
phép quay 180o tương ứng từ các khối R và S quanh trục c. Trong khối R, lớp chứa
ion Bari được kẹp chặt giữa 2 lớp oxi ở 2 mặt trên-dưới, tạo nên cấu trúc chắc đặc
lục phương. Bốn lớp oxi bao quanh ion Bari tạo thành cấu trúc chắc đặc lập
phương. Trong mỗi ô mạng cơ sở, các lớp của khối cấu trúc chắc đặc lục phương
và lập phương, hình thành đan xen vào nhau, lớp này chồng nên lớp kia. Mặt phẳng
cơ sở chứa ion Bari là mặt phẳng gương của riêng khối R, do đó các khối kế tiếp,
liên tục của khối R (đó là khối S và S*) phải đối xứng với nhau qua mặt phẳng
gương này, khi và chỉ khi, khối còn lại được quay 180o xung quanh trục c. Đó
chính là lý do giải thích vì sao ơ cơ sở của cấu trúc M chứa 10 lớp ôxi chứ khơng
phải chỉ có 5 lớp oxi. Nhìn chung, chúng ta có thể khẳng định: khi đã xác định
được khối R trong cấu trúc, thì để xác định các khối cịn lại (khối R*) ta chỉ cần
thực hiện phép quay 180o quanh trục c. Sau khi khối R thứ hai được xác định là vị
trí gốc thì ta thu được ơ cơ sở của cấu trúc lục giác M. Khi đó, cấu trúc tinh thể M
được mô tả theo công thức RSR*S*, và mỗi ô cơ sở của cấu trúc chứa số ion tương
ứng với công thức 2(BaFe12O19), nhớ là, khối S trong cấu trúc gồm 2 phân tử
MeFe2O4 tạo thành. Điều đó chứng tỏ, trong cấu trúc M, khối Spinel chứa nhiều
hơn 2 lớp ion oxi [23], mặc dù tỉ lệ ion kim loại và ion oxi chứa trong khối này


-6-

trí bát diện khơng gây ra hiện tượng giãn, nở trong cấu trúc. Trên thực tế, khơng có
cách sắp xếp nào khác tốt hơn, ví dụ như trường hợp hai vị trí tứ diện được điền
đầy và một ion chung cho hai ion bát diện, bởi vì khơng gian xung quanh vị trí bát
diện sẽ có lợi về mặt năng lượng hơn là không gian mà xung quanh vị trí tứ diện
(số phối trí cao hơn so với trường hợp của cấu trúc spinel). Hơn nữa, nếu hai ion
chiếm chỗ vị trí bát diện chúng sẽ nằm cách xa nhau, còn trong trường hợp chúng
chiếm chỗ hai vị trí tứ diện thì khoảng cách đó gần hơn. Như vậy, trên cơ sở tinh


-8-

thể học, các kích thước bán kính ion và quan điểm cực tiểu hóa năng lượng, các ion
đã được sắp xếp vào các vị trí thích hợp nhất trong kiểu cấu trúc lục giác M. Trong
họ ferit lục giác còn rất nhiều cấu trúc khác, như là W, Z, Y… chúng đều có một
đặc điểm chung là có trật tự hình thành từ khối S và R, và các ion trong mỗi trật tự
đều có những vị trí thích hợp đặc thù của nó.
1.2 TÍNH CHẤT TỪ
1.2.1 Tương tác trao đổi trong cấu trúc M
Do sự tương đồng về mặt cấu trúc giữa khối S của cấu trúc lục giác và cấu
trúc Spinel, cho nên, sự định hướng tương đối của các moment từ trong cả hai khối
là hoàn toàn giống nhau. Vậy là, mỗi khối S đều có 4 ion nằm trong vị trí bát diện
(ion bát diện) và hai ion nằm trong vị trí tứ diện (ion tứ diện) với các moment từ
của mỗi loại ion định hướng phản song song với nhau; hướng tương đối giữa các
momen từ này được thể hiện bằng các mũi tên trong hình 1.4. Hình 1.6 biểu diễn
tính chất đối xứng của hai khối R và khối T, thông qua biểu diễn đó ảnh hưởng
tương đối của tương tác siêu trao đổi giữa hai khối cũng được xác định rõ ràng. Để
định lượng ảnh hưởng của tương tác siêu trao đổi của trật tự từ, chúng ta chỉ cần
tính tốn giá trị chính xác của các thơng số ion, trong khơng gian giới hạn bởi khối
R. Đối với khối R (chiếm 1/2 ô cơ sở của cấu trúc M), hướng các moment từ của 1
ion cụ thể được chọn song song với trục c theo chiều hướng lên. Giả thiết ban đầu

bát diện tăng lên do góc tương tác tăng.

Hình 1.6 Mơ hình đối xứng của tương tác siêu trao đổi trong cấu trúc M và Y.
Trong trường hợp khối T (xuất hiện trong ô cơ sở của cấu trúc Y, hình 1.6,
điểm xuất phát [13] là các ion bát diện 2, nằm giữa hai lớp chứa ion Sr. Nếu
moment từ của ion này được định hướng vng góc trục c, về hướng phải, khi đó
moment từ của ion tứ diện sẽ được định hướng sang trái. Không giống như khối R,
tương tác 1-ơxi-3 và tương tác 1-ơxi-2 có cùng giá trị, trong khối T các ion này
được sắp xếp, bố trí lại sao cho góc 1-oxi-2 là lớn hơn góc 1-oxi-3. Hơn thế nữa,
theo Braun [10], ion 3 hơi có xu hướng dịch lên trên, vì vậy khoảng cách từ ion này
đến các ion oxy, nằm trong lớp chứa ion Sr, là tương đối lớn (2.33Å), và điều này
làm giảm tương tác 1-oxi-3. So sánh tương tác 1-oxi-4 giữa khối R và khối T. ta
thấy, tương tác 1-oxi-4 là loại tương tác giữa các ion của vị trí tứ diện và bát diện
của mạng Spinel, và tương tác này trở nên rất quan trọng trong khối T. Như vậy
trong mối quan hệ giữa ion 1 và ion 3, ion 4 đã có sự khác nhau giữa khối R và T.
Đó là tương tác 1-oxi-4 trong khối T là rất quan trọng cịn trong khơi R nó gần như
khơng có ảnh hưởng gì, trong khi đó, tương tác 1-ion-3 của khối T bị giảm thiểu,
đồng thời lại tăng cường tương tác trao đổi 3-oxi-4 và tương tác 1-oxi-2. Vì tương
tác 1-oxi-3 là triệt tiêu nên để đảm bảo cân bằng trao đổi ion 2 phải có moment từ
định hướng ngược với hướng của moment từ của ion 1, hệ quả là moment từ của


- 10 -

ion 3 sẽ định hướng phản song song với moment từ của ion 2. Tóm lại, trong cấu
trúc T số ion có moment từ hướng sang phải bằng số ion có moment từ định hướng
sang trái, và do đó nếu các ion có độ lớn moment từ cùng giá trị thì sẽ khơng tồn tại
trật tự ferit từ (khối T khi đó sẽ có trật tự phản sắt từ). Kết luận này hoàn toàn với
kết quả thực nghiệm, đó là từ độ bão hịa của cấu trúc tinh thể Y là tương đối thấp,
nó chỉ có giá trị khoảng cỡ 1/2 giá trị từ độ bão hòa của cấu trúc ferit Spinel. Trên


2

T

2

3

2

---

1.2. 2 Từ độ bão hịa của hợp chất cấu trúc M
Theo Kojima, cấu trúc tinh thể của khống magnetoplumbite giống như hình
1.7 chỉ ra. Mơment từ của mỗi ion sắt (moment từ lí tưởng của ion Fe +3 có giá trị là
5 μB) nằm dọc theo trục c và chúng tạo cặp với nhau bằng các tương tác siêu trao
đổi thông qua ion oxi ở giữa chúng. Giống như cấu trúc Spinel, các liên kết Fe-OFe có góc tương tác gần bằng 180o, do đó chúng tạo ra tương tác sắt từ lớn hơn
tương tác phản sắt từ; các liên kết có tương tác cặp phản sắt từ yếu hơn được định
hướng song song với nhau. Trên mỗi ơ cơ sở của cấu trúc SrFe12O19 có 24 ion Fe+3,
trong số đó 16 ion có moment từ cùng hướng còn lại moment từ của 8 ion định
hướng ngược lại. Như vậy, moment từ tổng trong mỗi công thức SrFe 12O19 có thể
đạt được là 20 μB, và trong mỗi ô cơ sở của cấu trúc moment từ tối đa là 40μB, cho
tương ứng giá trị từ độ bão hòa ở 0K là μoMS=6.6 kG. Thực nghiệm đo mẫu đa tinh
thể SrFe12O19 tại nhiệt độ hóa lỏng Hiđro, dưới từ trường 26000 (Oe), cho các kết
quả có giá trị trùng khớp giá trị tính lý thuyết ở trên là (20μB) [25].


- 11 -



 
 2
 E A 0
  2

(1.2)

Tại lân cận vơ cùng nhỏ của Δθ, thì sin4(Δθ) tiến tới 1 nhanh hơn, do đó ta
coi số hạng thứ ba của biểu thức 1.1 là hằng số. Hay biểu thức 1.1 được viết lại là:
EA= K1sin2θ (1.3).
Gọi HA là trường hiệu dụng làm quay vecto từ độ về phương dễ từ hóa sau
khi nó bị từ trường ngồi làm lệch khỏi phương dễ từ hóa một góc θ. Theo nguyên
tắc cực tiểu hóa năng lượng, từ 1.2 ta có:

 2 E A 

H  
I   2 
1



A

S

0

2K

…
Nếu mẫu có hình dạng hình kim Hd = IS/2μo, vì chỉ có 1 thừa số khử từ N1=1,
nằm dọc theo phương trục tinh thể c.
1.2.4 Các thông số từ đặc trưng cho vật liệu ferit từ cứng
Đường cong khử từ, tích số năng lượng cực đại
Người ta thường biểu thị mối quan hệ của cảm ứng từ và trường từ hoá:
B = oH, ở đây  là độ từ thẩm tương đối (1.5)
Hay B = oH + I = 0 (H + M)

(1.6)

bằng một đường cong gọi là vịng từ trễ, trên đó xác định khá đầy đủ các đại lượng
đặc trưng cơ bản của vật liệu từ như độ thẩm từ thẩm ban đầu, cảm ứng từ bão hoà
Bs, cảm ứng từ dư Br, lực kháng từ Hc... Đối với vật liệu từ cứng ta chỉ quan tâm
đến phần đường cong từ trễ nằm trong cung phần thứ hai, gọi là đường cong khử
từ, trên đó biểu thị các thơng số Br, Hc và (BH)max, đặc trưng khả năng làm việc của
nam châm vĩnh cửu. Đôi khi người ta cũng biểu diễn nhánh đường parabol (BH) =
f(B) kết hợp với đường cong khử từ.

Hình1.8 Đường cong từ trễ của vật liệu từ Hình1.9 Góc phần tư thứ II của
cứng.
đường cong từ trễ.


- 14 -

Đại l-ợng (BH)max đặc biệt có ý nghĩa đối với việc sử dụng nam châm. Giá trị
(BH)max càng lớn thì năng l-ợng từ của nam châm càng lớn, thể tích sản phẩm càng
nhỏ. Để có (BH)max lớn ngoi yêu cầu Hc và Br lớn, cần phải nâng cao hệ số lồi của
đường cong khử từ:


 a K1  b

I

S

N  N I




S

 cS



I

(1.8)
S

- Nếu mẫu có dạng khối cầu, khơng có ứng suất, thì lực kháng từ H C chỉ do
dị hướng từ tinh thể gây ra, với mẫu dị hướng từ đơn trục thì HC= 2K1/IS.
Theo L.Neel, cường độ trường khử từ một mẫu ferit SrM tại nhiệt độ
phịng, tính theo cơng thức HC= 2K1/IS là HC= 6635 Oe, với K1=3.5x106
erg/cm3 và IS= 74.3 erg/g.




Cơ chế từ hóa do qúa trình quay

1.2.5 Cảm ứng từ dư
Cảm ứng từ dư Br là cảm ứng từ còn lại trong mẫu sau khi nó đã được từ hố
đến bão hoà và đưa ra khỏi từ trường. Đối với các vật liệu từ cứng, cảm ứng từ dư
đặc trưng trạng thái định hướng ổn định của các mômen từ của tinh thể theo một
phương xác định, nó biểu thị lực hút của nam châm vĩnh cửu.
Cảm ứng từ dư phụ thuộc vào:
- Kết cấu và số lượng các phương từ hoá dễ của từng tinh thể.
- Mật độ khối lượng d của vật:
- Từ độ

Br = d.r


- 16 -

Br khơng phụ thuộc vào kích thước hạt, bởi vậy việc thiêu kết ở nhiệt độ cao
sẽ cho vật thể ferit càng đậm đặc và nâng cao được Br. Tuy nhiên ở nhiệt độ quá
cao sự phát triển hạt sẽ làm Hc giảm đi và có thể làm vật liệu chuyển qua các pha
phi từ tính khác khiến cho từ tính của nó kém hơn.
Để khắc phục tình trạng này người ta đã chấp nhận giải pháp thiêu kết mẫu ở
một nhiệt độ thích hợp sao cho khơng làm giảm Hc quá nhiều mà vẫn có Br cao.
Bên cạnh đó người ta phải chọn tỷ lệ thành phần Fe2O3/SrO (hoặc BaO) phù hợp,
pha vào ferit các chất kìm hãm sự phát triển khi thiêu kết (như SiO2, Al2O3,
CaSiO3) và để tăng cảm ứng từ dư (như dùng hỗn hợp BaO-SrO, thay thế SrO hoặc
BaO bằng La2O3. Để đạt được mật độ khối lượng cao, cách tốt nhất là tạo ra các
tinh thể đơn trục có dạng hình que và sắp xếp chúng song song, bó chặt với nhau.
Trong thực tế người ta đã áp dụng các biện pháp như ép bột ferit trong từ trường,

như các nhà sản xuất đã chế tạo rộng rãi nam châm vĩnh cửu theo phương pháp
gốm. Cho đến nay, phương pháp gốm vẫn là một phương pháp tốt chế tạo nam
châm ferit, ưu điểm của nó là dễ chế tạo, rẻ tiền, sản phẩm đáp ứng tốt nhu cầu tiêu
thụ.
Ngày nay, mặc dù về mặt hiệu quả kinh tế chưa có phương pháp nào có thể
thay thế phương pháp gốm truyền thống, nhưng do những nhu cấu ứng dụng mới
về khoa học kỹ thuật, đòi hỏi sản phẩm ferit nam châm có những tính chất cao và
đồng đều hơn về mặt vi mơ cho nên nhiều phương pháp hóa trong đó có các
phương pháp solgel đã được các nhà nghiên cứu khảo sát để chế tạo các loại vật
liệu gốm, trong đó có vật liệu ferit .
Phương pháp hóa ướt rất phong phú, thông thường để chế tạo các hạt bột oxit
kích thước nano, người ta hay sử dụng phương pháp kết tủa, phương pháp đồng kết
tủa, phương pháp vi nhũ tương, phương pháp solgel… Các phương pháp hóa ướt
đều có ưu điểm là dễ chế tạo hạt kích thước nano, điều khiển được kích thước, hình
dạng hạt sản phẩm, và tính đồng nhất cao của sản phẩm. Để chế tạo mẫu bột nanô
ferit Sr, chúng tôi lựa chọn phương pháp solgel citrate theo con đường tạo phức,
phương pháp solgel citrate là một phương pháp nâng cao của phương pháp solgel
Pechini, nó khác với phương pháp solgel Pechini là có thể tổng hợp sản phẩm mà
không sử dụng các chất hoạt tính bề mặt, như Etylen glycol.
Trong khn khổ luận văn này, chúng tôi đã chế tạo ba hệ mẫu:
- Hệ ferit Sr thuần SrO.nFe2O3 (bảng 2.1), với n = (5.2; 5.3; 5.5; 5.7; 5.8;),
xét ảnh hưởng của thành phần hợp thức đến tính chất của ferit.
- Hệ mẫu ferit Sr pha tạp La, Sr1-xLaxFe12O19 (bảng 2.2), với x = (0; 0.02;
0.04; 0.06; 0.08). xét ảnh hưởng của thành phần hợp thức đến tính chất của
ferit.


- 18 -

Bảng 2.1


SLM2

SLM3

SLM4

SLM5

0.0

0.02

0.04

0.06

0.08

Các bước công nghệ chế tạo mẫu bằng phương pháp solgel-citrate (citrategel) được mơ tả ở hình 2.1
Sơ đồ chế tạo ferit SrM.


- 19 -

Hình 2.1 Sơ đồ chế tạo bột ferit SrM theo phương pháp solgel citrate.
Bước chuẩn bị:
- Nguyên liệu chuẩn bị:
Sr(NO3)2.H2O