Dielectric properties of polymeric nanocomposites of complex and cobalt ferrites

Abstract

Ni0.5Zn0.4Cu0.1Fe2O4 ve CoFe2O4 katkılı PMMA polimerik matrisleri, dielektrik spektroskopi analiziyle farklı frekans ve sıcaklık değerlerinde incelendi. Polimer, kompleks ferrit ve kobalt ferrit katkısının reel dielektrik sabiti ?' ve reel iletkenlik ?' üzerindeki etkileri, gerçekleştirilen dielektrik güç ve aktivasyon enerjisi hesaplama yöntemleriyle araştırıldı ve dielektrik hususiyetiyle en kullanışlı olabilecek kompozisyon ortaya kondu.Sıcaklığa ve frekansa bağlı dielektrik spektroskopi, malzemeler hakkında birçok konuda bilgi sahibi olunmasına yardımcı olmuştur. Elde edilen sonuçlara göre eşit yüzdeyle karıştırılan kobalt ve kompleks ferrit, ölçüm yapılan tüm sıcaklıklarda PMMA ile uyumluluk göstermiştir. Tüm sıcaklık değerlerinde, kobalt ferrit polymer matris içinde iletkenliğe katkı sağlarken, kompleks ferrit daha çok güçlü bir tutunma etkisi oluşturmuştur. Ayrıca malzemelerin yüksek sıcaklıklarda daha kayda değer etkiler gösterdikleri gözlemlenmiştir. Açık bir şekilde, malzemelerin sıcaklığa bağımlılıkları, bu çeşit polimerik matris tasarımların yeni nesil ferritik yarıiletkenler olarak önerilebilmelerine zemin hazırlamaktadır. Sözkonusu malzemelerin yüksek nitelikli manyetik özelliklerinin incelenmesinin yanıbaşında dielektrik özelliklerinin de incelenmesi, gelecek vadeden yeni nesil elektonik cihaz tasarımlarında malzeme bilimi açısından büyük önem taşımaktadır.

Ni0.5Zn0.4Cu0.1Fe2O4 and CoFe2O4 doped PMMA polymeric matrixes were investigated by dielectric spectroscopy analysis at different frequency and temperature conditions. Effect of polymer, cobalt ferrite and complex ferrite doping on the dielectric properties such as the real part of dielectric constant, ?', and conductivity , ?', were acquired throughout the performed dielectric strength and activation energy analysis and the best contributing composition, in terms of the electrical peculiarity, was also optimized in the scope of the work.A large amount of information was obtained by the temperature and frequency dependent dielectric spectroscopy study of the samples. Equivalently doped cobalt and complex ferrite demonstrated the compatible behaviors to PMMA in all measured temperature ranges according to obtained results. Contribution of cobalt ferrite on the conductivity is more dominant while complex ferrite establishes cohesively stronger structure in the constructed matrixes in all temperatures. It was also shown that higher temperatures are more promising for the samples. Such kind of polymer matrix designs can be proposed as novel ferritic-semiconductors, which can be explicitly understood from temperature dependency of the material. High quality magnetic properties of these samples were previously revealed and these additive electrical performances of the samples can cause novel material and device inspirations, which could be of critical importance in materials science.