Sytnthesis of spinel ferrites with boron addition and characterization of their magnetic and microwave absorbing properties

Abstract

Electromanyetik soğurucu malzeme tasarımı teknolojisi radar soğurucu teknolojisine olan ilgiyi arttırmıştır. Bir çeşit mikrodalga soğurucu malzeme olarak kullanılan ferrite son yıllarda pek çok özelliğe sahip bir çok uygulamadaki sayısız faydasından ötürü yoğun bir ilgi görmüştür. Bir RAM (Radar Soğurucu Malzeme) olarak kararlı, yüksek manyetik ve dielektrik kayıpları olan üstün özelliklere sahiptir. Bu çalışmada, boron katkılı mikrodalga soğurma karakteristiği 2-18 GHz arasında düşük frekanslarda olan spinel ferrite sentezi geleneksel seramik yöntemiyle çalışıldı. Manyetik-dielectric mikronaltı parçacıklar başlangıçtaki karışıma boron ilave edilerek sentezlendi. Başlangıçta küçük miktarda Boron Oksit (B2O3) ilave etmek hedef fazın sıcaklığını düşürür. Böylece düşük sıcaklıklar küçük parçacık boyutu elde etmemize olanak verir. Bilyeli öğütücü tekli domain yapısından manyetik ve dielektrik malzemelerin sentezi için parçacık boyutunu düşürmek için kullanılır. %1 oranında B2O3, 2-18 GHz frekans bandında B2O3 'ün daha küçük parçacık boyutuyla faz sinterleme sıcaklığını azaltmasına göre eklenir. Metalik iyon katkılı (Ni, Zn, Mg, Li vb.) spinel ferriteler geleneksel seramik proses metoduyla sentezlendi. Spinel ferritelere katyon eklemek, spinel Kristal yapıyı değiştirmeden yapısal, manyetik, mikrodalga ve dielektriksel özelliklerini ayarlamayı sağlar. Örneklerin yapısal, manyetik, dielektrik ve mikrodalga özellikleri X-Ray kırınımı (XRD), tarayıcı electron mikroskobu (SEM), titreşimli örnek manyetometresi (VSM) ve mikrodalga ölçümleri için Network Analyzer (HP-8510) kullanılarak incelenmiştir.

Electromagnetic absorbing material design technology has been increased the attention to the radar absorption technology. Ferrite which is used a kind of microwave absorbing material have attracted a great interest for recently years because of their numerous utilizations in many applications with many properties. They have superior properties such as high stability, excellent magnetic and dielectric losses as a RAM (Radar Absorption Material). In this work, synthesis of spinel ferrites with boron additional which their characterization of the microwave absorbing properties are in 2-18 GHz ranges in low frequencies was studied by conventional seramic processing method. The magnetic-dielectric submicron particles was synthesized with boron addition to initial mixture. The addition of small amount of boron oxide (B2O3) to the initials, decreases peritectic temperature of target phase. Therefore, low temperature sintering enables us to obtain small particle sizes. Ball milling was used to decrease particles size to synthesize magnetic and dielectric materials within their single domain structures. Metallic ions doped (Ni, Zn, Mg, Li, etc.) spinel ferrites was synthesized with conventional seramic processing method. Substituoning the cations to the spinel ferrites ensure tuning structural, magnetic, microwave and dielectric properties without changing the spinel cyristal structure. The structural, magnetic, dielectric, and microwave properties of samples have been investigated using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), vibrating sample magnetometer (VSM), and microwave measurements in Network Analyzer (HP-8510).