Проф., д.ф.н. РАМАЗАНОВ М.А Проф., д.ф.м.н . АБАСОВ ...
DESCRIPTION
РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ МАГНИТНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ НАНОКОМПОЗИТОВ. ПАРВАНА БАБАКИШИ кызы АСИЛБЕЙЛИ. Проф., д.ф.н. РАМАЗАНОВ М.А Проф., д.ф.м.н . АБАСОВ С.А. 2222.01 – физика и технология наноструктур - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В
ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ
МАГНИТНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ
НАНОКОМПОЗИТОВ
Проф дфн РАМАЗАНОВ МА
Проф дфмн АБАСОВ СА
Баку-2013
ПАРВАНА БАБАКИШИ кызы АСИЛБЕЙЛИ
222201 ndash физика и технология наноструктур Диссертация представлена на соискание ученой степени
доктора философии по физическим наукам
Научные руководители
Что такое laquoнанокомпозитыraquo
Традиционно под термином laquoкомпозиционныеraquo материалы понимают некоторые многофазные многокомпонентные системы в которых объединены несколько материалов отличающихся по составу или форме в макромасштабе с целью получения специфических свойств или характеристик конечного материала
При этом отдельные составляющие системы сохраняют свою индивидуальность и свойства в такой степени что они проявляют межфазную границу и работают в некотором laquoсинергетическом ансамблеraquo достигая улучшения свойств недоступных каждому компоненту в отдельности
В последнее время широкое распространение получил новый класс композиционных материалов в которых масштабный уровень размеров индивидуальных компонентов достигает нанометрового диапазона Эти материалы получили название laquoнанокомпозитыraquo
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫРазвитие методов напыления сверхтонких пленок и нанолитографии привело в последнее
десятилетие к активному изучению магнитных наноструктур Стимулом этой активности
является идея о создании новых магнитных наноматериалов для сверхплотной записи и хранения
информации СВЕРХВЫСОКАЯ
ПЛОТНОСТЬ ИНФОРМАЦИИ
(1-10 Тбитквдюйм)
Полученные наноматериалы могут
быть использованы при создании
микроэлектронных схем сенсоров
преобразователей и накопителей энергии и
дисплеев
ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
Полиэтилен высокой плотности
поливинилиденфторид
минерал магнетит Fe3O4
bull Низкая себестоимостьbull Высокие стабилизирующие
свойстваbull Простота при
термообработке
bull магнетит Fe3O4 (FeOFe2O3) - сложный оксид железа одновременно содержащий ионы II и III валентного железа Частицы в таких магнитных жидкостях не оседают на дно и последние сохраняют свои рабочие характеристики в течении многих лет
ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Установление роли межфазных явлений в формировании
структуры и свойств суперпарамагнитных
магниторезистивных диэлектрических и прочностных
свойств нанокомпозитов полиэтилен высокой
плотности+ магнетит Fe3O4 и
поливинилиденфторид+магнетит Fe3O4 а также
выявление возможности применения этих магнитных
полимерных нанокомпозитов в различных областях техники
ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
PP+ZnS və PVDF+ZnS əsaslı polimer nanokompozisiyaların yeni alınma
texnologiyasının işlənib hazırlanması
PP+ZnS və PVDF+ZnS əsaslı polimer nanokompozisiyaların quruluşuna polimer tozunun ilkin γ-şuumlalandırılma prosesinin
təsirinin tədqiqi
ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
Исследования магнитных
полимерных нанокомпозитов методами АСМ МСМ СЭМ в
зависимости от концентрации магнетита и от
условия его получения
Исследование удельной
намагниченности магнитных
полимерных нанокомпозитов ПЭВП+Fe3O4 и ПВДФ+Fe3O4 в зависимости от интенсивности
магнитного поля
ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
Изучение влияния межфазного
взаимодействия на диэлектрические
свойства магнитных
полимерных нанокомпозитов
Изучение возможности применения магнитных
полимерных нанокомпозитов в
различных областях техники
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ В РАБОТЕ
Измерения прочностных диэлектрических и
магнитных свойств
Магнитно-силовая микроскопия
(МСМ)
Атомно-силовая микроскопия
(АСМ)
Сканирующая электронная микроскопия
(СЭМ)
ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
Наночастицы Магнетит
Соли FeSO4bull7H2O и FeCl3bull6H2O
Растворение в воде
Полученный раствор
Слабый подогрев
Добавка 25 амиачной воды
Инстенсивное перемешивание
В результате в сосуде образовывался
тонкодисперсный осадок Fe3O4 и для ускорения седиментации в сосуд помещали постоянный
магнит
Добавкаоллеата натрия
Перемешивание и нагрев до 950С
Жидкотекучий материал
Магнитоуправляемые свойства
Легко взаимодействует с различными материалами
х40 000
Электронная микрофотография наночастиц магнетита Fe3O4
Магнитное поле ориентирует магнитные моменты частиц приводящее к изменению различных свойств раствора
Гистограмма распределения наночастиц по размерам показывает что размер магнитных наночастиц
лежит в пределах от 5- 14 нм
Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матрицу (Бакинский Государственный Университет)
Испарение
Метастабильная пленка
Температураинтенсивное перемешивание
время
Раствор
В первую очередь в ходе проведенных химических реакций была получена
смесь laquoполимера и магнетитаraquo
Полученная смесь выливалась в чашку Петри и высушивалась в вакуумном шкафу
Полученный непрозрачный продукт по внешнему виду отличался по цвету от светло-коричневого(для
малых концентраций Fe3O4) до темно-коричневого(для
больших концентраций Fe3O4)
ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ НАНОКОМПОЗИТОВ МЕТОДОМ ГОРЯЧЕГО ПРЕССОВАНИЯ
(ИНСТИТУТ ФИЗИКИ НАН АЗЕРБАЙДЖАНА)
Температурно-временной режим кристаллизации образцов нанокомпозитов медленное охлаждение при βasymp4 градмин под давлением до комнатной
температурыБыстрое охлаждение при βasymp2000 градмин (laquoзакалка в жидкой азотной средеraquo)
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ (СЛЕВА) И ЕГО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ
РЕЗУЛЬТАТ (СПРАВА)
Электронная фотография (СЭМ) структуры реального
нанокомпозита ПВДФ+ 5 обFe3O4
ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНО-ВРЕМЕННОГО РЕЖИМА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) ПВДФ+Fе3O4 (б)
1 БО 2 МО
Эффект упрочнения достигается при низком содержании наночастиц наполнителя (5 об Fe3O4) и следовательно даже такого количества
наноразмерного наполнителя оказывается достаточным чтобы существенно изменить важные физические свойства материала
ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) ПВДФ+Fе3O4 (б) ДО И ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ В ПОСТОЯННОМ
МАГНИТНОМ ПОЛЕ ПОЛУЧЕННЫЕ В РЕЖИМЕ БО
1 До обработки2После обработки Действие постоянного магнитного поля приводит к
уменьшению механической прочности нанокомпозитов и уменьшение на основе ПЭВП
больше чем на основе ПВДФ
СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 И
ПВДФ+Fе3O4 ИССЛЕДОВАЛИ МЕТОДОМ АСМ МСМСЭМ (Бакинский Государственный Университет)
МИКРОСТРУКТУРА ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+10 об Fе3O4 ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ МО (слева)
ФОРМА И РАЗМЕРЫ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ
НАНОКОМПОЗИТА (справа)
Экспериментально получено размер наночастиц в зависмости от концентрации магнетита составляет от 12-28 нм
а ndashх40 000 б ndash х120 000
Количественный элементный состав шести
точечных спектров нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Энергодисперсионный
микрорентгеноспектральный анализ
(многослойное изображение) нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Исследования элементного состава фаз Это дало нам информацию о
химическом составе образца в произвольном выбранном участке
микроскопических размеров
ОБЩИЙ ВИД ЛИНИЙ РЕНТГЕНОВСКОГО СПЕКТРА ПОКАЗЫВАЮЩИХ НАЛИЧИЕ
ЭЛЕМЕНТОВ В ТОЧКЕ 7
Исследования качественного
элементного состава шести точечных
спектров установил что светлая фаза состоит в
основном из углерода кислорода и железа а темная ndash из углерода
а) б) в)
Для подтверждения элементного состава было проведено картирование распределения элеменентов по поверхности Если
наложить карты распределения химических элемнтов( а б в)
на микроструктуру
то получим что светлые фазы состоят из трех элементов С О Fe
темные только из С
МОБО
РЕЗУЛЬТАТЫ АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ (3D) ТОПОГРАФИИ УЧАСТКА ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
Установленно что в образцах полученных в режиме получения МО рельеф нанокомпозита становиться
более упорядоченным чем в образцах полученных при БО И это понижение степени кристалличности в
образцах в режиме БО можно связать мелкой кристаллической структурой
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
ер
Доказано что с изменением температурно-временного
режима кристаллизации размеры магнетита Fе3O4
увеличиваются а гистограмма значений элементов изображений
показал что среднеквадратичная шероховатость поверхности
нанокомпозита составляет 15-30 нм
МО
БО
21 нм
15 нм
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4
ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) б) в)
Концентрация магнетита
размер магнетита
5 15 нм
10 35 нм
15 62 нм
Установлено что частицы в полимерной матрице от 2 до 15 проявляют суперпарамагнитные свойства а размеры частиц изменяются от 15 ndash 65 нм Дальнейшее увеличение размеров наночастиц Fe3O4 выше 90 нм с увеличением концентрации наночастицы магнетита приводит к изменению свойств нанокомпозита те наночастицы переходит в многодоменную структуру и материал проявляет ферромагнитные свойства
ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) И ПВДФ+Fе3O4 (б) ОТ МАГНИТНОГО
ПОЛЯ ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) ПЭВП+Fe3O4 б) ПВДФ+Fe3O4
1 5 об Fe3O4
2 10 об Fe3O4
3 15 об Fe3O4
С увеличением объемного содержания магнетита Fe3O4 удельная намагниченность увеличивается и наблюдается насыщение причем величина удельной намагниченности для ПЭВП+Fe3O4 больше чем ПВДФ+Fe3O4 Предпологаем что это связано с тем что ферромагнитные наночастицы являются однодоменными и под действием внешнего постоянного магнитного поля частицы легко ориентируется Незначительное изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной анизотропии полимерной матрицы ПВДФ и ПЭВП
ПЕТЛЯ МАГНИТНОГО ГИСТЕРЕЗИСА ДЛЯ ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+20 об Fе3O4 (БО)
Как видноформа кривой перемагничевания исследуемого образца нанокомпозита характерна для ферромагнетиков Было получено что с увеличением концентрации магнетита коэрцитивная сила увеличивается и тем laquoпрочнееraquo магнитный материал удерживает остаточную намагниченность И тем ниже магнитная проницаемость
СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ ОБРАЗЦА
НАНОКОМПОЗИТА ПВДФ+Fе3O4
Кривая 1- экспериментальный результатКривая 2- теоритический расчет
Из этого рисунка видно что намагничивание образца имеет суперпарамагнитный характер
kT
HmMHM ms
3
Формула по которой произведен расчет
ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНОГО СОСТОЯНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ МЕТОДОМ МСМ КОТОРЫЕ
ПОДТВЕРДИЛИ ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ О ХАРАКТЕРЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ
( БАКИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Видна доменная структура такие распредения дают коллективные распределения частиц
ПЭВП+15 об Fe3O4 (БО)
При возникновении магнитного взаимодействия происходит отклонение от балки и в зависимости от того какие при этом действуют силы притяжения или отталкивания наблюдаются темные и светлые области на изображении из чего следует что частица является однодоменной
Изображение рельефа поверхности
отдельной частицы на поверхности
нанокомпозита и сечение через данную
частицу диаметр которого составил
порядка 85 нм
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЛИЧИН tg и ОТ ЧАСТОТЫ
1ПЭВП+5 об Fе3O4
2 ПЭВП+10 об Fе3O4
3 ПЭВП+15 об Fе3O4
Уменьшение tg и с ростом частоты объясняется с запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в поляризации те ухудшением поляризационного процесса
СОПОСТАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4 ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА
kTV
dНК
0
2max
03
11
3
2
Видно что теоретические значения диэлектрической проницаемости в зависимости от концентрации меняется линейно а экспериментальные значения меняются с экстремумом Изменение экспериментальных значений диэлектрической проницаемости нанокомпозита в зависимости от концентрации связано по нашему мнению с пороговым наполнением наполнителя
Магниторезистивный эффект для нанокомпозита ПЭВП+Fe3O4
H=0divide1kЭ со временем
При внесении нанокомпозита в постоянное магнитное поле его сопротивляемость постепенно растет а при выведении из поля значение магнетосопротивления резко падает Наблюдаемое объясняется учитывая роли ферромагнитных кластерных образований состоящих из наночастиц в окружении СПМ частиц Fe3O4 Взаимная ориентация магнитных моментов этих кластеров и СПМ частиц скорее всего приводит к туннелированию носителей заряда и изменению магнетосопротивления нанокомпозита Итак в нанокомпозите ПЭВП+Fe3O4 наблюдается магниторезистивный эффект а также что с увеличением размеров наночастиц Fe3O4 этот эффект ослабевает
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
Что такое laquoнанокомпозитыraquo
Традиционно под термином laquoкомпозиционныеraquo материалы понимают некоторые многофазные многокомпонентные системы в которых объединены несколько материалов отличающихся по составу или форме в макромасштабе с целью получения специфических свойств или характеристик конечного материала
При этом отдельные составляющие системы сохраняют свою индивидуальность и свойства в такой степени что они проявляют межфазную границу и работают в некотором laquoсинергетическом ансамблеraquo достигая улучшения свойств недоступных каждому компоненту в отдельности
В последнее время широкое распространение получил новый класс композиционных материалов в которых масштабный уровень размеров индивидуальных компонентов достигает нанометрового диапазона Эти материалы получили название laquoнанокомпозитыraquo
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫРазвитие методов напыления сверхтонких пленок и нанолитографии привело в последнее
десятилетие к активному изучению магнитных наноструктур Стимулом этой активности
является идея о создании новых магнитных наноматериалов для сверхплотной записи и хранения
информации СВЕРХВЫСОКАЯ
ПЛОТНОСТЬ ИНФОРМАЦИИ
(1-10 Тбитквдюйм)
Полученные наноматериалы могут
быть использованы при создании
микроэлектронных схем сенсоров
преобразователей и накопителей энергии и
дисплеев
ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
Полиэтилен высокой плотности
поливинилиденфторид
минерал магнетит Fe3O4
bull Низкая себестоимостьbull Высокие стабилизирующие
свойстваbull Простота при
термообработке
bull магнетит Fe3O4 (FeOFe2O3) - сложный оксид железа одновременно содержащий ионы II и III валентного железа Частицы в таких магнитных жидкостях не оседают на дно и последние сохраняют свои рабочие характеристики в течении многих лет
ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Установление роли межфазных явлений в формировании
структуры и свойств суперпарамагнитных
магниторезистивных диэлектрических и прочностных
свойств нанокомпозитов полиэтилен высокой
плотности+ магнетит Fe3O4 и
поливинилиденфторид+магнетит Fe3O4 а также
выявление возможности применения этих магнитных
полимерных нанокомпозитов в различных областях техники
ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
PP+ZnS və PVDF+ZnS əsaslı polimer nanokompozisiyaların yeni alınma
texnologiyasının işlənib hazırlanması
PP+ZnS və PVDF+ZnS əsaslı polimer nanokompozisiyaların quruluşuna polimer tozunun ilkin γ-şuumlalandırılma prosesinin
təsirinin tədqiqi
ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
Исследования магнитных
полимерных нанокомпозитов методами АСМ МСМ СЭМ в
зависимости от концентрации магнетита и от
условия его получения
Исследование удельной
намагниченности магнитных
полимерных нанокомпозитов ПЭВП+Fe3O4 и ПВДФ+Fe3O4 в зависимости от интенсивности
магнитного поля
ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
Изучение влияния межфазного
взаимодействия на диэлектрические
свойства магнитных
полимерных нанокомпозитов
Изучение возможности применения магнитных
полимерных нанокомпозитов в
различных областях техники
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ В РАБОТЕ
Измерения прочностных диэлектрических и
магнитных свойств
Магнитно-силовая микроскопия
(МСМ)
Атомно-силовая микроскопия
(АСМ)
Сканирующая электронная микроскопия
(СЭМ)
ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
Наночастицы Магнетит
Соли FeSO4bull7H2O и FeCl3bull6H2O
Растворение в воде
Полученный раствор
Слабый подогрев
Добавка 25 амиачной воды
Инстенсивное перемешивание
В результате в сосуде образовывался
тонкодисперсный осадок Fe3O4 и для ускорения седиментации в сосуд помещали постоянный
магнит
Добавкаоллеата натрия
Перемешивание и нагрев до 950С
Жидкотекучий материал
Магнитоуправляемые свойства
Легко взаимодействует с различными материалами
х40 000
Электронная микрофотография наночастиц магнетита Fe3O4
Магнитное поле ориентирует магнитные моменты частиц приводящее к изменению различных свойств раствора
Гистограмма распределения наночастиц по размерам показывает что размер магнитных наночастиц
лежит в пределах от 5- 14 нм
Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матрицу (Бакинский Государственный Университет)
Испарение
Метастабильная пленка
Температураинтенсивное перемешивание
время
Раствор
В первую очередь в ходе проведенных химических реакций была получена
смесь laquoполимера и магнетитаraquo
Полученная смесь выливалась в чашку Петри и высушивалась в вакуумном шкафу
Полученный непрозрачный продукт по внешнему виду отличался по цвету от светло-коричневого(для
малых концентраций Fe3O4) до темно-коричневого(для
больших концентраций Fe3O4)
ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ НАНОКОМПОЗИТОВ МЕТОДОМ ГОРЯЧЕГО ПРЕССОВАНИЯ
(ИНСТИТУТ ФИЗИКИ НАН АЗЕРБАЙДЖАНА)
Температурно-временной режим кристаллизации образцов нанокомпозитов медленное охлаждение при βasymp4 градмин под давлением до комнатной
температурыБыстрое охлаждение при βasymp2000 градмин (laquoзакалка в жидкой азотной средеraquo)
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ (СЛЕВА) И ЕГО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ
РЕЗУЛЬТАТ (СПРАВА)
Электронная фотография (СЭМ) структуры реального
нанокомпозита ПВДФ+ 5 обFe3O4
ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНО-ВРЕМЕННОГО РЕЖИМА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) ПВДФ+Fе3O4 (б)
1 БО 2 МО
Эффект упрочнения достигается при низком содержании наночастиц наполнителя (5 об Fe3O4) и следовательно даже такого количества
наноразмерного наполнителя оказывается достаточным чтобы существенно изменить важные физические свойства материала
ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) ПВДФ+Fе3O4 (б) ДО И ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ В ПОСТОЯННОМ
МАГНИТНОМ ПОЛЕ ПОЛУЧЕННЫЕ В РЕЖИМЕ БО
1 До обработки2После обработки Действие постоянного магнитного поля приводит к
уменьшению механической прочности нанокомпозитов и уменьшение на основе ПЭВП
больше чем на основе ПВДФ
СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 И
ПВДФ+Fе3O4 ИССЛЕДОВАЛИ МЕТОДОМ АСМ МСМСЭМ (Бакинский Государственный Университет)
МИКРОСТРУКТУРА ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+10 об Fе3O4 ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ МО (слева)
ФОРМА И РАЗМЕРЫ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ
НАНОКОМПОЗИТА (справа)
Экспериментально получено размер наночастиц в зависмости от концентрации магнетита составляет от 12-28 нм
а ndashх40 000 б ndash х120 000
Количественный элементный состав шести
точечных спектров нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Энергодисперсионный
микрорентгеноспектральный анализ
(многослойное изображение) нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Исследования элементного состава фаз Это дало нам информацию о
химическом составе образца в произвольном выбранном участке
микроскопических размеров
ОБЩИЙ ВИД ЛИНИЙ РЕНТГЕНОВСКОГО СПЕКТРА ПОКАЗЫВАЮЩИХ НАЛИЧИЕ
ЭЛЕМЕНТОВ В ТОЧКЕ 7
Исследования качественного
элементного состава шести точечных
спектров установил что светлая фаза состоит в
основном из углерода кислорода и железа а темная ndash из углерода
а) б) в)
Для подтверждения элементного состава было проведено картирование распределения элеменентов по поверхности Если
наложить карты распределения химических элемнтов( а б в)
на микроструктуру
то получим что светлые фазы состоят из трех элементов С О Fe
темные только из С
МОБО
РЕЗУЛЬТАТЫ АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ (3D) ТОПОГРАФИИ УЧАСТКА ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
Установленно что в образцах полученных в режиме получения МО рельеф нанокомпозита становиться
более упорядоченным чем в образцах полученных при БО И это понижение степени кристалличности в
образцах в режиме БО можно связать мелкой кристаллической структурой
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
ер
Доказано что с изменением температурно-временного
режима кристаллизации размеры магнетита Fе3O4
увеличиваются а гистограмма значений элементов изображений
показал что среднеквадратичная шероховатость поверхности
нанокомпозита составляет 15-30 нм
МО
БО
21 нм
15 нм
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4
ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) б) в)
Концентрация магнетита
размер магнетита
5 15 нм
10 35 нм
15 62 нм
Установлено что частицы в полимерной матрице от 2 до 15 проявляют суперпарамагнитные свойства а размеры частиц изменяются от 15 ndash 65 нм Дальнейшее увеличение размеров наночастиц Fe3O4 выше 90 нм с увеличением концентрации наночастицы магнетита приводит к изменению свойств нанокомпозита те наночастицы переходит в многодоменную структуру и материал проявляет ферромагнитные свойства
ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) И ПВДФ+Fе3O4 (б) ОТ МАГНИТНОГО
ПОЛЯ ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) ПЭВП+Fe3O4 б) ПВДФ+Fe3O4
1 5 об Fe3O4
2 10 об Fe3O4
3 15 об Fe3O4
С увеличением объемного содержания магнетита Fe3O4 удельная намагниченность увеличивается и наблюдается насыщение причем величина удельной намагниченности для ПЭВП+Fe3O4 больше чем ПВДФ+Fe3O4 Предпологаем что это связано с тем что ферромагнитные наночастицы являются однодоменными и под действием внешнего постоянного магнитного поля частицы легко ориентируется Незначительное изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной анизотропии полимерной матрицы ПВДФ и ПЭВП
ПЕТЛЯ МАГНИТНОГО ГИСТЕРЕЗИСА ДЛЯ ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+20 об Fе3O4 (БО)
Как видноформа кривой перемагничевания исследуемого образца нанокомпозита характерна для ферромагнетиков Было получено что с увеличением концентрации магнетита коэрцитивная сила увеличивается и тем laquoпрочнееraquo магнитный материал удерживает остаточную намагниченность И тем ниже магнитная проницаемость
СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ ОБРАЗЦА
НАНОКОМПОЗИТА ПВДФ+Fе3O4
Кривая 1- экспериментальный результатКривая 2- теоритический расчет
Из этого рисунка видно что намагничивание образца имеет суперпарамагнитный характер
kT
HmMHM ms
3
Формула по которой произведен расчет
ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНОГО СОСТОЯНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ МЕТОДОМ МСМ КОТОРЫЕ
ПОДТВЕРДИЛИ ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ О ХАРАКТЕРЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ
( БАКИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Видна доменная структура такие распредения дают коллективные распределения частиц
ПЭВП+15 об Fe3O4 (БО)
При возникновении магнитного взаимодействия происходит отклонение от балки и в зависимости от того какие при этом действуют силы притяжения или отталкивания наблюдаются темные и светлые области на изображении из чего следует что частица является однодоменной
Изображение рельефа поверхности
отдельной частицы на поверхности
нанокомпозита и сечение через данную
частицу диаметр которого составил
порядка 85 нм
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЛИЧИН tg и ОТ ЧАСТОТЫ
1ПЭВП+5 об Fе3O4
2 ПЭВП+10 об Fе3O4
3 ПЭВП+15 об Fе3O4
Уменьшение tg и с ростом частоты объясняется с запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в поляризации те ухудшением поляризационного процесса
СОПОСТАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4 ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА
kTV
dНК
0
2max
03
11
3
2
Видно что теоретические значения диэлектрической проницаемости в зависимости от концентрации меняется линейно а экспериментальные значения меняются с экстремумом Изменение экспериментальных значений диэлектрической проницаемости нанокомпозита в зависимости от концентрации связано по нашему мнению с пороговым наполнением наполнителя
Магниторезистивный эффект для нанокомпозита ПЭВП+Fe3O4
H=0divide1kЭ со временем
При внесении нанокомпозита в постоянное магнитное поле его сопротивляемость постепенно растет а при выведении из поля значение магнетосопротивления резко падает Наблюдаемое объясняется учитывая роли ферромагнитных кластерных образований состоящих из наночастиц в окружении СПМ частиц Fe3O4 Взаимная ориентация магнитных моментов этих кластеров и СПМ частиц скорее всего приводит к туннелированию носителей заряда и изменению магнетосопротивления нанокомпозита Итак в нанокомпозите ПЭВП+Fe3O4 наблюдается магниторезистивный эффект а также что с увеличением размеров наночастиц Fe3O4 этот эффект ослабевает
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫРазвитие методов напыления сверхтонких пленок и нанолитографии привело в последнее
десятилетие к активному изучению магнитных наноструктур Стимулом этой активности
является идея о создании новых магнитных наноматериалов для сверхплотной записи и хранения
информации СВЕРХВЫСОКАЯ
ПЛОТНОСТЬ ИНФОРМАЦИИ
(1-10 Тбитквдюйм)
Полученные наноматериалы могут
быть использованы при создании
микроэлектронных схем сенсоров
преобразователей и накопителей энергии и
дисплеев
ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
Полиэтилен высокой плотности
поливинилиденфторид
минерал магнетит Fe3O4
bull Низкая себестоимостьbull Высокие стабилизирующие
свойстваbull Простота при
термообработке
bull магнетит Fe3O4 (FeOFe2O3) - сложный оксид железа одновременно содержащий ионы II и III валентного железа Частицы в таких магнитных жидкостях не оседают на дно и последние сохраняют свои рабочие характеристики в течении многих лет
ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Установление роли межфазных явлений в формировании
структуры и свойств суперпарамагнитных
магниторезистивных диэлектрических и прочностных
свойств нанокомпозитов полиэтилен высокой
плотности+ магнетит Fe3O4 и
поливинилиденфторид+магнетит Fe3O4 а также
выявление возможности применения этих магнитных
полимерных нанокомпозитов в различных областях техники
ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
PP+ZnS və PVDF+ZnS əsaslı polimer nanokompozisiyaların yeni alınma
texnologiyasının işlənib hazırlanması
PP+ZnS və PVDF+ZnS əsaslı polimer nanokompozisiyaların quruluşuna polimer tozunun ilkin γ-şuumlalandırılma prosesinin
təsirinin tədqiqi
ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
Исследования магнитных
полимерных нанокомпозитов методами АСМ МСМ СЭМ в
зависимости от концентрации магнетита и от
условия его получения
Исследование удельной
намагниченности магнитных
полимерных нанокомпозитов ПЭВП+Fe3O4 и ПВДФ+Fe3O4 в зависимости от интенсивности
магнитного поля
ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
Изучение влияния межфазного
взаимодействия на диэлектрические
свойства магнитных
полимерных нанокомпозитов
Изучение возможности применения магнитных
полимерных нанокомпозитов в
различных областях техники
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ В РАБОТЕ
Измерения прочностных диэлектрических и
магнитных свойств
Магнитно-силовая микроскопия
(МСМ)
Атомно-силовая микроскопия
(АСМ)
Сканирующая электронная микроскопия
(СЭМ)
ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
Наночастицы Магнетит
Соли FeSO4bull7H2O и FeCl3bull6H2O
Растворение в воде
Полученный раствор
Слабый подогрев
Добавка 25 амиачной воды
Инстенсивное перемешивание
В результате в сосуде образовывался
тонкодисперсный осадок Fe3O4 и для ускорения седиментации в сосуд помещали постоянный
магнит
Добавкаоллеата натрия
Перемешивание и нагрев до 950С
Жидкотекучий материал
Магнитоуправляемые свойства
Легко взаимодействует с различными материалами
х40 000
Электронная микрофотография наночастиц магнетита Fe3O4
Магнитное поле ориентирует магнитные моменты частиц приводящее к изменению различных свойств раствора
Гистограмма распределения наночастиц по размерам показывает что размер магнитных наночастиц
лежит в пределах от 5- 14 нм
Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матрицу (Бакинский Государственный Университет)
Испарение
Метастабильная пленка
Температураинтенсивное перемешивание
время
Раствор
В первую очередь в ходе проведенных химических реакций была получена
смесь laquoполимера и магнетитаraquo
Полученная смесь выливалась в чашку Петри и высушивалась в вакуумном шкафу
Полученный непрозрачный продукт по внешнему виду отличался по цвету от светло-коричневого(для
малых концентраций Fe3O4) до темно-коричневого(для
больших концентраций Fe3O4)
ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ НАНОКОМПОЗИТОВ МЕТОДОМ ГОРЯЧЕГО ПРЕССОВАНИЯ
(ИНСТИТУТ ФИЗИКИ НАН АЗЕРБАЙДЖАНА)
Температурно-временной режим кристаллизации образцов нанокомпозитов медленное охлаждение при βasymp4 градмин под давлением до комнатной
температурыБыстрое охлаждение при βasymp2000 градмин (laquoзакалка в жидкой азотной средеraquo)
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ (СЛЕВА) И ЕГО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ
РЕЗУЛЬТАТ (СПРАВА)
Электронная фотография (СЭМ) структуры реального
нанокомпозита ПВДФ+ 5 обFe3O4
ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНО-ВРЕМЕННОГО РЕЖИМА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) ПВДФ+Fе3O4 (б)
1 БО 2 МО
Эффект упрочнения достигается при низком содержании наночастиц наполнителя (5 об Fe3O4) и следовательно даже такого количества
наноразмерного наполнителя оказывается достаточным чтобы существенно изменить важные физические свойства материала
ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) ПВДФ+Fе3O4 (б) ДО И ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ В ПОСТОЯННОМ
МАГНИТНОМ ПОЛЕ ПОЛУЧЕННЫЕ В РЕЖИМЕ БО
1 До обработки2После обработки Действие постоянного магнитного поля приводит к
уменьшению механической прочности нанокомпозитов и уменьшение на основе ПЭВП
больше чем на основе ПВДФ
СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 И
ПВДФ+Fе3O4 ИССЛЕДОВАЛИ МЕТОДОМ АСМ МСМСЭМ (Бакинский Государственный Университет)
МИКРОСТРУКТУРА ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+10 об Fе3O4 ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ МО (слева)
ФОРМА И РАЗМЕРЫ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ
НАНОКОМПОЗИТА (справа)
Экспериментально получено размер наночастиц в зависмости от концентрации магнетита составляет от 12-28 нм
а ndashх40 000 б ndash х120 000
Количественный элементный состав шести
точечных спектров нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Энергодисперсионный
микрорентгеноспектральный анализ
(многослойное изображение) нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Исследования элементного состава фаз Это дало нам информацию о
химическом составе образца в произвольном выбранном участке
микроскопических размеров
ОБЩИЙ ВИД ЛИНИЙ РЕНТГЕНОВСКОГО СПЕКТРА ПОКАЗЫВАЮЩИХ НАЛИЧИЕ
ЭЛЕМЕНТОВ В ТОЧКЕ 7
Исследования качественного
элементного состава шести точечных
спектров установил что светлая фаза состоит в
основном из углерода кислорода и железа а темная ndash из углерода
а) б) в)
Для подтверждения элементного состава было проведено картирование распределения элеменентов по поверхности Если
наложить карты распределения химических элемнтов( а б в)
на микроструктуру
то получим что светлые фазы состоят из трех элементов С О Fe
темные только из С
МОБО
РЕЗУЛЬТАТЫ АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ (3D) ТОПОГРАФИИ УЧАСТКА ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
Установленно что в образцах полученных в режиме получения МО рельеф нанокомпозита становиться
более упорядоченным чем в образцах полученных при БО И это понижение степени кристалличности в
образцах в режиме БО можно связать мелкой кристаллической структурой
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
ер
Доказано что с изменением температурно-временного
режима кристаллизации размеры магнетита Fе3O4
увеличиваются а гистограмма значений элементов изображений
показал что среднеквадратичная шероховатость поверхности
нанокомпозита составляет 15-30 нм
МО
БО
21 нм
15 нм
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4
ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) б) в)
Концентрация магнетита
размер магнетита
5 15 нм
10 35 нм
15 62 нм
Установлено что частицы в полимерной матрице от 2 до 15 проявляют суперпарамагнитные свойства а размеры частиц изменяются от 15 ndash 65 нм Дальнейшее увеличение размеров наночастиц Fe3O4 выше 90 нм с увеличением концентрации наночастицы магнетита приводит к изменению свойств нанокомпозита те наночастицы переходит в многодоменную структуру и материал проявляет ферромагнитные свойства
ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) И ПВДФ+Fе3O4 (б) ОТ МАГНИТНОГО
ПОЛЯ ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) ПЭВП+Fe3O4 б) ПВДФ+Fe3O4
1 5 об Fe3O4
2 10 об Fe3O4
3 15 об Fe3O4
С увеличением объемного содержания магнетита Fe3O4 удельная намагниченность увеличивается и наблюдается насыщение причем величина удельной намагниченности для ПЭВП+Fe3O4 больше чем ПВДФ+Fe3O4 Предпологаем что это связано с тем что ферромагнитные наночастицы являются однодоменными и под действием внешнего постоянного магнитного поля частицы легко ориентируется Незначительное изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной анизотропии полимерной матрицы ПВДФ и ПЭВП
ПЕТЛЯ МАГНИТНОГО ГИСТЕРЕЗИСА ДЛЯ ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+20 об Fе3O4 (БО)
Как видноформа кривой перемагничевания исследуемого образца нанокомпозита характерна для ферромагнетиков Было получено что с увеличением концентрации магнетита коэрцитивная сила увеличивается и тем laquoпрочнееraquo магнитный материал удерживает остаточную намагниченность И тем ниже магнитная проницаемость
СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ ОБРАЗЦА
НАНОКОМПОЗИТА ПВДФ+Fе3O4
Кривая 1- экспериментальный результатКривая 2- теоритический расчет
Из этого рисунка видно что намагничивание образца имеет суперпарамагнитный характер
kT
HmMHM ms
3
Формула по которой произведен расчет
ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНОГО СОСТОЯНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ МЕТОДОМ МСМ КОТОРЫЕ
ПОДТВЕРДИЛИ ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ О ХАРАКТЕРЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ
( БАКИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Видна доменная структура такие распредения дают коллективные распределения частиц
ПЭВП+15 об Fe3O4 (БО)
При возникновении магнитного взаимодействия происходит отклонение от балки и в зависимости от того какие при этом действуют силы притяжения или отталкивания наблюдаются темные и светлые области на изображении из чего следует что частица является однодоменной
Изображение рельефа поверхности
отдельной частицы на поверхности
нанокомпозита и сечение через данную
частицу диаметр которого составил
порядка 85 нм
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЛИЧИН tg и ОТ ЧАСТОТЫ
1ПЭВП+5 об Fе3O4
2 ПЭВП+10 об Fе3O4
3 ПЭВП+15 об Fе3O4
Уменьшение tg и с ростом частоты объясняется с запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в поляризации те ухудшением поляризационного процесса
СОПОСТАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4 ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА
kTV
dНК
0
2max
03
11
3
2
Видно что теоретические значения диэлектрической проницаемости в зависимости от концентрации меняется линейно а экспериментальные значения меняются с экстремумом Изменение экспериментальных значений диэлектрической проницаемости нанокомпозита в зависимости от концентрации связано по нашему мнению с пороговым наполнением наполнителя
Магниторезистивный эффект для нанокомпозита ПЭВП+Fe3O4
H=0divide1kЭ со временем
При внесении нанокомпозита в постоянное магнитное поле его сопротивляемость постепенно растет а при выведении из поля значение магнетосопротивления резко падает Наблюдаемое объясняется учитывая роли ферромагнитных кластерных образований состоящих из наночастиц в окружении СПМ частиц Fe3O4 Взаимная ориентация магнитных моментов этих кластеров и СПМ частиц скорее всего приводит к туннелированию носителей заряда и изменению магнетосопротивления нанокомпозита Итак в нанокомпозите ПЭВП+Fe3O4 наблюдается магниторезистивный эффект а также что с увеличением размеров наночастиц Fe3O4 этот эффект ослабевает
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
Полиэтилен высокой плотности
поливинилиденфторид
минерал магнетит Fe3O4
bull Низкая себестоимостьbull Высокие стабилизирующие
свойстваbull Простота при
термообработке
bull магнетит Fe3O4 (FeOFe2O3) - сложный оксид железа одновременно содержащий ионы II и III валентного железа Частицы в таких магнитных жидкостях не оседают на дно и последние сохраняют свои рабочие характеристики в течении многих лет
ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Установление роли межфазных явлений в формировании
структуры и свойств суперпарамагнитных
магниторезистивных диэлектрических и прочностных
свойств нанокомпозитов полиэтилен высокой
плотности+ магнетит Fe3O4 и
поливинилиденфторид+магнетит Fe3O4 а также
выявление возможности применения этих магнитных
полимерных нанокомпозитов в различных областях техники
ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
PP+ZnS və PVDF+ZnS əsaslı polimer nanokompozisiyaların yeni alınma
texnologiyasının işlənib hazırlanması
PP+ZnS və PVDF+ZnS əsaslı polimer nanokompozisiyaların quruluşuna polimer tozunun ilkin γ-şuumlalandırılma prosesinin
təsirinin tədqiqi
ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
Исследования магнитных
полимерных нанокомпозитов методами АСМ МСМ СЭМ в
зависимости от концентрации магнетита и от
условия его получения
Исследование удельной
намагниченности магнитных
полимерных нанокомпозитов ПЭВП+Fe3O4 и ПВДФ+Fe3O4 в зависимости от интенсивности
магнитного поля
ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
Изучение влияния межфазного
взаимодействия на диэлектрические
свойства магнитных
полимерных нанокомпозитов
Изучение возможности применения магнитных
полимерных нанокомпозитов в
различных областях техники
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ В РАБОТЕ
Измерения прочностных диэлектрических и
магнитных свойств
Магнитно-силовая микроскопия
(МСМ)
Атомно-силовая микроскопия
(АСМ)
Сканирующая электронная микроскопия
(СЭМ)
ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
Наночастицы Магнетит
Соли FeSO4bull7H2O и FeCl3bull6H2O
Растворение в воде
Полученный раствор
Слабый подогрев
Добавка 25 амиачной воды
Инстенсивное перемешивание
В результате в сосуде образовывался
тонкодисперсный осадок Fe3O4 и для ускорения седиментации в сосуд помещали постоянный
магнит
Добавкаоллеата натрия
Перемешивание и нагрев до 950С
Жидкотекучий материал
Магнитоуправляемые свойства
Легко взаимодействует с различными материалами
х40 000
Электронная микрофотография наночастиц магнетита Fe3O4
Магнитное поле ориентирует магнитные моменты частиц приводящее к изменению различных свойств раствора
Гистограмма распределения наночастиц по размерам показывает что размер магнитных наночастиц
лежит в пределах от 5- 14 нм
Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матрицу (Бакинский Государственный Университет)
Испарение
Метастабильная пленка
Температураинтенсивное перемешивание
время
Раствор
В первую очередь в ходе проведенных химических реакций была получена
смесь laquoполимера и магнетитаraquo
Полученная смесь выливалась в чашку Петри и высушивалась в вакуумном шкафу
Полученный непрозрачный продукт по внешнему виду отличался по цвету от светло-коричневого(для
малых концентраций Fe3O4) до темно-коричневого(для
больших концентраций Fe3O4)
ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ НАНОКОМПОЗИТОВ МЕТОДОМ ГОРЯЧЕГО ПРЕССОВАНИЯ
(ИНСТИТУТ ФИЗИКИ НАН АЗЕРБАЙДЖАНА)
Температурно-временной режим кристаллизации образцов нанокомпозитов медленное охлаждение при βasymp4 градмин под давлением до комнатной
температурыБыстрое охлаждение при βasymp2000 градмин (laquoзакалка в жидкой азотной средеraquo)
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ (СЛЕВА) И ЕГО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ
РЕЗУЛЬТАТ (СПРАВА)
Электронная фотография (СЭМ) структуры реального
нанокомпозита ПВДФ+ 5 обFe3O4
ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНО-ВРЕМЕННОГО РЕЖИМА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) ПВДФ+Fе3O4 (б)
1 БО 2 МО
Эффект упрочнения достигается при низком содержании наночастиц наполнителя (5 об Fe3O4) и следовательно даже такого количества
наноразмерного наполнителя оказывается достаточным чтобы существенно изменить важные физические свойства материала
ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) ПВДФ+Fе3O4 (б) ДО И ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ В ПОСТОЯННОМ
МАГНИТНОМ ПОЛЕ ПОЛУЧЕННЫЕ В РЕЖИМЕ БО
1 До обработки2После обработки Действие постоянного магнитного поля приводит к
уменьшению механической прочности нанокомпозитов и уменьшение на основе ПЭВП
больше чем на основе ПВДФ
СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 И
ПВДФ+Fе3O4 ИССЛЕДОВАЛИ МЕТОДОМ АСМ МСМСЭМ (Бакинский Государственный Университет)
МИКРОСТРУКТУРА ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+10 об Fе3O4 ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ МО (слева)
ФОРМА И РАЗМЕРЫ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ
НАНОКОМПОЗИТА (справа)
Экспериментально получено размер наночастиц в зависмости от концентрации магнетита составляет от 12-28 нм
а ndashх40 000 б ndash х120 000
Количественный элементный состав шести
точечных спектров нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Энергодисперсионный
микрорентгеноспектральный анализ
(многослойное изображение) нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Исследования элементного состава фаз Это дало нам информацию о
химическом составе образца в произвольном выбранном участке
микроскопических размеров
ОБЩИЙ ВИД ЛИНИЙ РЕНТГЕНОВСКОГО СПЕКТРА ПОКАЗЫВАЮЩИХ НАЛИЧИЕ
ЭЛЕМЕНТОВ В ТОЧКЕ 7
Исследования качественного
элементного состава шести точечных
спектров установил что светлая фаза состоит в
основном из углерода кислорода и железа а темная ndash из углерода
а) б) в)
Для подтверждения элементного состава было проведено картирование распределения элеменентов по поверхности Если
наложить карты распределения химических элемнтов( а б в)
на микроструктуру
то получим что светлые фазы состоят из трех элементов С О Fe
темные только из С
МОБО
РЕЗУЛЬТАТЫ АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ (3D) ТОПОГРАФИИ УЧАСТКА ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
Установленно что в образцах полученных в режиме получения МО рельеф нанокомпозита становиться
более упорядоченным чем в образцах полученных при БО И это понижение степени кристалличности в
образцах в режиме БО можно связать мелкой кристаллической структурой
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
ер
Доказано что с изменением температурно-временного
режима кристаллизации размеры магнетита Fе3O4
увеличиваются а гистограмма значений элементов изображений
показал что среднеквадратичная шероховатость поверхности
нанокомпозита составляет 15-30 нм
МО
БО
21 нм
15 нм
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4
ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) б) в)
Концентрация магнетита
размер магнетита
5 15 нм
10 35 нм
15 62 нм
Установлено что частицы в полимерной матрице от 2 до 15 проявляют суперпарамагнитные свойства а размеры частиц изменяются от 15 ndash 65 нм Дальнейшее увеличение размеров наночастиц Fe3O4 выше 90 нм с увеличением концентрации наночастицы магнетита приводит к изменению свойств нанокомпозита те наночастицы переходит в многодоменную структуру и материал проявляет ферромагнитные свойства
ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) И ПВДФ+Fе3O4 (б) ОТ МАГНИТНОГО
ПОЛЯ ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) ПЭВП+Fe3O4 б) ПВДФ+Fe3O4
1 5 об Fe3O4
2 10 об Fe3O4
3 15 об Fe3O4
С увеличением объемного содержания магнетита Fe3O4 удельная намагниченность увеличивается и наблюдается насыщение причем величина удельной намагниченности для ПЭВП+Fe3O4 больше чем ПВДФ+Fe3O4 Предпологаем что это связано с тем что ферромагнитные наночастицы являются однодоменными и под действием внешнего постоянного магнитного поля частицы легко ориентируется Незначительное изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной анизотропии полимерной матрицы ПВДФ и ПЭВП
ПЕТЛЯ МАГНИТНОГО ГИСТЕРЕЗИСА ДЛЯ ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+20 об Fе3O4 (БО)
Как видноформа кривой перемагничевания исследуемого образца нанокомпозита характерна для ферромагнетиков Было получено что с увеличением концентрации магнетита коэрцитивная сила увеличивается и тем laquoпрочнееraquo магнитный материал удерживает остаточную намагниченность И тем ниже магнитная проницаемость
СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ ОБРАЗЦА
НАНОКОМПОЗИТА ПВДФ+Fе3O4
Кривая 1- экспериментальный результатКривая 2- теоритический расчет
Из этого рисунка видно что намагничивание образца имеет суперпарамагнитный характер
kT
HmMHM ms
3
Формула по которой произведен расчет
ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНОГО СОСТОЯНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ МЕТОДОМ МСМ КОТОРЫЕ
ПОДТВЕРДИЛИ ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ О ХАРАКТЕРЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ
( БАКИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Видна доменная структура такие распредения дают коллективные распределения частиц
ПЭВП+15 об Fe3O4 (БО)
При возникновении магнитного взаимодействия происходит отклонение от балки и в зависимости от того какие при этом действуют силы притяжения или отталкивания наблюдаются темные и светлые области на изображении из чего следует что частица является однодоменной
Изображение рельефа поверхности
отдельной частицы на поверхности
нанокомпозита и сечение через данную
частицу диаметр которого составил
порядка 85 нм
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЛИЧИН tg и ОТ ЧАСТОТЫ
1ПЭВП+5 об Fе3O4
2 ПЭВП+10 об Fе3O4
3 ПЭВП+15 об Fе3O4
Уменьшение tg и с ростом частоты объясняется с запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в поляризации те ухудшением поляризационного процесса
СОПОСТАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4 ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА
kTV
dНК
0
2max
03
11
3
2
Видно что теоретические значения диэлектрической проницаемости в зависимости от концентрации меняется линейно а экспериментальные значения меняются с экстремумом Изменение экспериментальных значений диэлектрической проницаемости нанокомпозита в зависимости от концентрации связано по нашему мнению с пороговым наполнением наполнителя
Магниторезистивный эффект для нанокомпозита ПЭВП+Fe3O4
H=0divide1kЭ со временем
При внесении нанокомпозита в постоянное магнитное поле его сопротивляемость постепенно растет а при выведении из поля значение магнетосопротивления резко падает Наблюдаемое объясняется учитывая роли ферромагнитных кластерных образований состоящих из наночастиц в окружении СПМ частиц Fe3O4 Взаимная ориентация магнитных моментов этих кластеров и СПМ частиц скорее всего приводит к туннелированию носителей заряда и изменению магнетосопротивления нанокомпозита Итак в нанокомпозите ПЭВП+Fe3O4 наблюдается магниторезистивный эффект а также что с увеличением размеров наночастиц Fe3O4 этот эффект ослабевает
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Установление роли межфазных явлений в формировании
структуры и свойств суперпарамагнитных
магниторезистивных диэлектрических и прочностных
свойств нанокомпозитов полиэтилен высокой
плотности+ магнетит Fe3O4 и
поливинилиденфторид+магнетит Fe3O4 а также
выявление возможности применения этих магнитных
полимерных нанокомпозитов в различных областях техники
ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
PP+ZnS və PVDF+ZnS əsaslı polimer nanokompozisiyaların yeni alınma
texnologiyasının işlənib hazırlanması
PP+ZnS və PVDF+ZnS əsaslı polimer nanokompozisiyaların quruluşuna polimer tozunun ilkin γ-şuumlalandırılma prosesinin
təsirinin tədqiqi
ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
Исследования магнитных
полимерных нанокомпозитов методами АСМ МСМ СЭМ в
зависимости от концентрации магнетита и от
условия его получения
Исследование удельной
намагниченности магнитных
полимерных нанокомпозитов ПЭВП+Fe3O4 и ПВДФ+Fe3O4 в зависимости от интенсивности
магнитного поля
ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
Изучение влияния межфазного
взаимодействия на диэлектрические
свойства магнитных
полимерных нанокомпозитов
Изучение возможности применения магнитных
полимерных нанокомпозитов в
различных областях техники
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ В РАБОТЕ
Измерения прочностных диэлектрических и
магнитных свойств
Магнитно-силовая микроскопия
(МСМ)
Атомно-силовая микроскопия
(АСМ)
Сканирующая электронная микроскопия
(СЭМ)
ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
Наночастицы Магнетит
Соли FeSO4bull7H2O и FeCl3bull6H2O
Растворение в воде
Полученный раствор
Слабый подогрев
Добавка 25 амиачной воды
Инстенсивное перемешивание
В результате в сосуде образовывался
тонкодисперсный осадок Fe3O4 и для ускорения седиментации в сосуд помещали постоянный
магнит
Добавкаоллеата натрия
Перемешивание и нагрев до 950С
Жидкотекучий материал
Магнитоуправляемые свойства
Легко взаимодействует с различными материалами
х40 000
Электронная микрофотография наночастиц магнетита Fe3O4
Магнитное поле ориентирует магнитные моменты частиц приводящее к изменению различных свойств раствора
Гистограмма распределения наночастиц по размерам показывает что размер магнитных наночастиц
лежит в пределах от 5- 14 нм
Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матрицу (Бакинский Государственный Университет)
Испарение
Метастабильная пленка
Температураинтенсивное перемешивание
время
Раствор
В первую очередь в ходе проведенных химических реакций была получена
смесь laquoполимера и магнетитаraquo
Полученная смесь выливалась в чашку Петри и высушивалась в вакуумном шкафу
Полученный непрозрачный продукт по внешнему виду отличался по цвету от светло-коричневого(для
малых концентраций Fe3O4) до темно-коричневого(для
больших концентраций Fe3O4)
ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ НАНОКОМПОЗИТОВ МЕТОДОМ ГОРЯЧЕГО ПРЕССОВАНИЯ
(ИНСТИТУТ ФИЗИКИ НАН АЗЕРБАЙДЖАНА)
Температурно-временной режим кристаллизации образцов нанокомпозитов медленное охлаждение при βasymp4 градмин под давлением до комнатной
температурыБыстрое охлаждение при βasymp2000 градмин (laquoзакалка в жидкой азотной средеraquo)
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ (СЛЕВА) И ЕГО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ
РЕЗУЛЬТАТ (СПРАВА)
Электронная фотография (СЭМ) структуры реального
нанокомпозита ПВДФ+ 5 обFe3O4
ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНО-ВРЕМЕННОГО РЕЖИМА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) ПВДФ+Fе3O4 (б)
1 БО 2 МО
Эффект упрочнения достигается при низком содержании наночастиц наполнителя (5 об Fe3O4) и следовательно даже такого количества
наноразмерного наполнителя оказывается достаточным чтобы существенно изменить важные физические свойства материала
ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) ПВДФ+Fе3O4 (б) ДО И ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ В ПОСТОЯННОМ
МАГНИТНОМ ПОЛЕ ПОЛУЧЕННЫЕ В РЕЖИМЕ БО
1 До обработки2После обработки Действие постоянного магнитного поля приводит к
уменьшению механической прочности нанокомпозитов и уменьшение на основе ПЭВП
больше чем на основе ПВДФ
СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 И
ПВДФ+Fе3O4 ИССЛЕДОВАЛИ МЕТОДОМ АСМ МСМСЭМ (Бакинский Государственный Университет)
МИКРОСТРУКТУРА ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+10 об Fе3O4 ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ МО (слева)
ФОРМА И РАЗМЕРЫ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ
НАНОКОМПОЗИТА (справа)
Экспериментально получено размер наночастиц в зависмости от концентрации магнетита составляет от 12-28 нм
а ndashх40 000 б ndash х120 000
Количественный элементный состав шести
точечных спектров нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Энергодисперсионный
микрорентгеноспектральный анализ
(многослойное изображение) нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Исследования элементного состава фаз Это дало нам информацию о
химическом составе образца в произвольном выбранном участке
микроскопических размеров
ОБЩИЙ ВИД ЛИНИЙ РЕНТГЕНОВСКОГО СПЕКТРА ПОКАЗЫВАЮЩИХ НАЛИЧИЕ
ЭЛЕМЕНТОВ В ТОЧКЕ 7
Исследования качественного
элементного состава шести точечных
спектров установил что светлая фаза состоит в
основном из углерода кислорода и железа а темная ndash из углерода
а) б) в)
Для подтверждения элементного состава было проведено картирование распределения элеменентов по поверхности Если
наложить карты распределения химических элемнтов( а б в)
на микроструктуру
то получим что светлые фазы состоят из трех элементов С О Fe
темные только из С
МОБО
РЕЗУЛЬТАТЫ АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ (3D) ТОПОГРАФИИ УЧАСТКА ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
Установленно что в образцах полученных в режиме получения МО рельеф нанокомпозита становиться
более упорядоченным чем в образцах полученных при БО И это понижение степени кристалличности в
образцах в режиме БО можно связать мелкой кристаллической структурой
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
ер
Доказано что с изменением температурно-временного
режима кристаллизации размеры магнетита Fе3O4
увеличиваются а гистограмма значений элементов изображений
показал что среднеквадратичная шероховатость поверхности
нанокомпозита составляет 15-30 нм
МО
БО
21 нм
15 нм
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4
ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) б) в)
Концентрация магнетита
размер магнетита
5 15 нм
10 35 нм
15 62 нм
Установлено что частицы в полимерной матрице от 2 до 15 проявляют суперпарамагнитные свойства а размеры частиц изменяются от 15 ndash 65 нм Дальнейшее увеличение размеров наночастиц Fe3O4 выше 90 нм с увеличением концентрации наночастицы магнетита приводит к изменению свойств нанокомпозита те наночастицы переходит в многодоменную структуру и материал проявляет ферромагнитные свойства
ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) И ПВДФ+Fе3O4 (б) ОТ МАГНИТНОГО
ПОЛЯ ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) ПЭВП+Fe3O4 б) ПВДФ+Fe3O4
1 5 об Fe3O4
2 10 об Fe3O4
3 15 об Fe3O4
С увеличением объемного содержания магнетита Fe3O4 удельная намагниченность увеличивается и наблюдается насыщение причем величина удельной намагниченности для ПЭВП+Fe3O4 больше чем ПВДФ+Fe3O4 Предпологаем что это связано с тем что ферромагнитные наночастицы являются однодоменными и под действием внешнего постоянного магнитного поля частицы легко ориентируется Незначительное изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной анизотропии полимерной матрицы ПВДФ и ПЭВП
ПЕТЛЯ МАГНИТНОГО ГИСТЕРЕЗИСА ДЛЯ ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+20 об Fе3O4 (БО)
Как видноформа кривой перемагничевания исследуемого образца нанокомпозита характерна для ферромагнетиков Было получено что с увеличением концентрации магнетита коэрцитивная сила увеличивается и тем laquoпрочнееraquo магнитный материал удерживает остаточную намагниченность И тем ниже магнитная проницаемость
СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ ОБРАЗЦА
НАНОКОМПОЗИТА ПВДФ+Fе3O4
Кривая 1- экспериментальный результатКривая 2- теоритический расчет
Из этого рисунка видно что намагничивание образца имеет суперпарамагнитный характер
kT
HmMHM ms
3
Формула по которой произведен расчет
ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНОГО СОСТОЯНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ МЕТОДОМ МСМ КОТОРЫЕ
ПОДТВЕРДИЛИ ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ О ХАРАКТЕРЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ
( БАКИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Видна доменная структура такие распредения дают коллективные распределения частиц
ПЭВП+15 об Fe3O4 (БО)
При возникновении магнитного взаимодействия происходит отклонение от балки и в зависимости от того какие при этом действуют силы притяжения или отталкивания наблюдаются темные и светлые области на изображении из чего следует что частица является однодоменной
Изображение рельефа поверхности
отдельной частицы на поверхности
нанокомпозита и сечение через данную
частицу диаметр которого составил
порядка 85 нм
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЛИЧИН tg и ОТ ЧАСТОТЫ
1ПЭВП+5 об Fе3O4
2 ПЭВП+10 об Fе3O4
3 ПЭВП+15 об Fе3O4
Уменьшение tg и с ростом частоты объясняется с запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в поляризации те ухудшением поляризационного процесса
СОПОСТАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4 ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА
kTV
dНК
0
2max
03
11
3
2
Видно что теоретические значения диэлектрической проницаемости в зависимости от концентрации меняется линейно а экспериментальные значения меняются с экстремумом Изменение экспериментальных значений диэлектрической проницаемости нанокомпозита в зависимости от концентрации связано по нашему мнению с пороговым наполнением наполнителя
Магниторезистивный эффект для нанокомпозита ПЭВП+Fe3O4
H=0divide1kЭ со временем
При внесении нанокомпозита в постоянное магнитное поле его сопротивляемость постепенно растет а при выведении из поля значение магнетосопротивления резко падает Наблюдаемое объясняется учитывая роли ферромагнитных кластерных образований состоящих из наночастиц в окружении СПМ частиц Fe3O4 Взаимная ориентация магнитных моментов этих кластеров и СПМ частиц скорее всего приводит к туннелированию носителей заряда и изменению магнетосопротивления нанокомпозита Итак в нанокомпозите ПЭВП+Fe3O4 наблюдается магниторезистивный эффект а также что с увеличением размеров наночастиц Fe3O4 этот эффект ослабевает
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
PP+ZnS və PVDF+ZnS əsaslı polimer nanokompozisiyaların yeni alınma
texnologiyasının işlənib hazırlanması
PP+ZnS və PVDF+ZnS əsaslı polimer nanokompozisiyaların quruluşuna polimer tozunun ilkin γ-şuumlalandırılma prosesinin
təsirinin tədqiqi
ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
Исследования магнитных
полимерных нанокомпозитов методами АСМ МСМ СЭМ в
зависимости от концентрации магнетита и от
условия его получения
Исследование удельной
намагниченности магнитных
полимерных нанокомпозитов ПЭВП+Fe3O4 и ПВДФ+Fe3O4 в зависимости от интенсивности
магнитного поля
ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
Изучение влияния межфазного
взаимодействия на диэлектрические
свойства магнитных
полимерных нанокомпозитов
Изучение возможности применения магнитных
полимерных нанокомпозитов в
различных областях техники
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ В РАБОТЕ
Измерения прочностных диэлектрических и
магнитных свойств
Магнитно-силовая микроскопия
(МСМ)
Атомно-силовая микроскопия
(АСМ)
Сканирующая электронная микроскопия
(СЭМ)
ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
Наночастицы Магнетит
Соли FeSO4bull7H2O и FeCl3bull6H2O
Растворение в воде
Полученный раствор
Слабый подогрев
Добавка 25 амиачной воды
Инстенсивное перемешивание
В результате в сосуде образовывался
тонкодисперсный осадок Fe3O4 и для ускорения седиментации в сосуд помещали постоянный
магнит
Добавкаоллеата натрия
Перемешивание и нагрев до 950С
Жидкотекучий материал
Магнитоуправляемые свойства
Легко взаимодействует с различными материалами
х40 000
Электронная микрофотография наночастиц магнетита Fe3O4
Магнитное поле ориентирует магнитные моменты частиц приводящее к изменению различных свойств раствора
Гистограмма распределения наночастиц по размерам показывает что размер магнитных наночастиц
лежит в пределах от 5- 14 нм
Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матрицу (Бакинский Государственный Университет)
Испарение
Метастабильная пленка
Температураинтенсивное перемешивание
время
Раствор
В первую очередь в ходе проведенных химических реакций была получена
смесь laquoполимера и магнетитаraquo
Полученная смесь выливалась в чашку Петри и высушивалась в вакуумном шкафу
Полученный непрозрачный продукт по внешнему виду отличался по цвету от светло-коричневого(для
малых концентраций Fe3O4) до темно-коричневого(для
больших концентраций Fe3O4)
ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ НАНОКОМПОЗИТОВ МЕТОДОМ ГОРЯЧЕГО ПРЕССОВАНИЯ
(ИНСТИТУТ ФИЗИКИ НАН АЗЕРБАЙДЖАНА)
Температурно-временной режим кристаллизации образцов нанокомпозитов медленное охлаждение при βasymp4 градмин под давлением до комнатной
температурыБыстрое охлаждение при βasymp2000 градмин (laquoзакалка в жидкой азотной средеraquo)
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ (СЛЕВА) И ЕГО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ
РЕЗУЛЬТАТ (СПРАВА)
Электронная фотография (СЭМ) структуры реального
нанокомпозита ПВДФ+ 5 обFe3O4
ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНО-ВРЕМЕННОГО РЕЖИМА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) ПВДФ+Fе3O4 (б)
1 БО 2 МО
Эффект упрочнения достигается при низком содержании наночастиц наполнителя (5 об Fe3O4) и следовательно даже такого количества
наноразмерного наполнителя оказывается достаточным чтобы существенно изменить важные физические свойства материала
ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) ПВДФ+Fе3O4 (б) ДО И ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ В ПОСТОЯННОМ
МАГНИТНОМ ПОЛЕ ПОЛУЧЕННЫЕ В РЕЖИМЕ БО
1 До обработки2После обработки Действие постоянного магнитного поля приводит к
уменьшению механической прочности нанокомпозитов и уменьшение на основе ПЭВП
больше чем на основе ПВДФ
СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 И
ПВДФ+Fе3O4 ИССЛЕДОВАЛИ МЕТОДОМ АСМ МСМСЭМ (Бакинский Государственный Университет)
МИКРОСТРУКТУРА ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+10 об Fе3O4 ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ МО (слева)
ФОРМА И РАЗМЕРЫ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ
НАНОКОМПОЗИТА (справа)
Экспериментально получено размер наночастиц в зависмости от концентрации магнетита составляет от 12-28 нм
а ndashх40 000 б ndash х120 000
Количественный элементный состав шести
точечных спектров нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Энергодисперсионный
микрорентгеноспектральный анализ
(многослойное изображение) нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Исследования элементного состава фаз Это дало нам информацию о
химическом составе образца в произвольном выбранном участке
микроскопических размеров
ОБЩИЙ ВИД ЛИНИЙ РЕНТГЕНОВСКОГО СПЕКТРА ПОКАЗЫВАЮЩИХ НАЛИЧИЕ
ЭЛЕМЕНТОВ В ТОЧКЕ 7
Исследования качественного
элементного состава шести точечных
спектров установил что светлая фаза состоит в
основном из углерода кислорода и железа а темная ndash из углерода
а) б) в)
Для подтверждения элементного состава было проведено картирование распределения элеменентов по поверхности Если
наложить карты распределения химических элемнтов( а б в)
на микроструктуру
то получим что светлые фазы состоят из трех элементов С О Fe
темные только из С
МОБО
РЕЗУЛЬТАТЫ АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ (3D) ТОПОГРАФИИ УЧАСТКА ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
Установленно что в образцах полученных в режиме получения МО рельеф нанокомпозита становиться
более упорядоченным чем в образцах полученных при БО И это понижение степени кристалличности в
образцах в режиме БО можно связать мелкой кристаллической структурой
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
ер
Доказано что с изменением температурно-временного
режима кристаллизации размеры магнетита Fе3O4
увеличиваются а гистограмма значений элементов изображений
показал что среднеквадратичная шероховатость поверхности
нанокомпозита составляет 15-30 нм
МО
БО
21 нм
15 нм
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4
ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) б) в)
Концентрация магнетита
размер магнетита
5 15 нм
10 35 нм
15 62 нм
Установлено что частицы в полимерной матрице от 2 до 15 проявляют суперпарамагнитные свойства а размеры частиц изменяются от 15 ndash 65 нм Дальнейшее увеличение размеров наночастиц Fe3O4 выше 90 нм с увеличением концентрации наночастицы магнетита приводит к изменению свойств нанокомпозита те наночастицы переходит в многодоменную структуру и материал проявляет ферромагнитные свойства
ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) И ПВДФ+Fе3O4 (б) ОТ МАГНИТНОГО
ПОЛЯ ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) ПЭВП+Fe3O4 б) ПВДФ+Fe3O4
1 5 об Fe3O4
2 10 об Fe3O4
3 15 об Fe3O4
С увеличением объемного содержания магнетита Fe3O4 удельная намагниченность увеличивается и наблюдается насыщение причем величина удельной намагниченности для ПЭВП+Fe3O4 больше чем ПВДФ+Fe3O4 Предпологаем что это связано с тем что ферромагнитные наночастицы являются однодоменными и под действием внешнего постоянного магнитного поля частицы легко ориентируется Незначительное изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной анизотропии полимерной матрицы ПВДФ и ПЭВП
ПЕТЛЯ МАГНИТНОГО ГИСТЕРЕЗИСА ДЛЯ ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+20 об Fе3O4 (БО)
Как видноформа кривой перемагничевания исследуемого образца нанокомпозита характерна для ферромагнетиков Было получено что с увеличением концентрации магнетита коэрцитивная сила увеличивается и тем laquoпрочнееraquo магнитный материал удерживает остаточную намагниченность И тем ниже магнитная проницаемость
СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ ОБРАЗЦА
НАНОКОМПОЗИТА ПВДФ+Fе3O4
Кривая 1- экспериментальный результатКривая 2- теоритический расчет
Из этого рисунка видно что намагничивание образца имеет суперпарамагнитный характер
kT
HmMHM ms
3
Формула по которой произведен расчет
ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНОГО СОСТОЯНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ МЕТОДОМ МСМ КОТОРЫЕ
ПОДТВЕРДИЛИ ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ О ХАРАКТЕРЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ
( БАКИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Видна доменная структура такие распредения дают коллективные распределения частиц
ПЭВП+15 об Fe3O4 (БО)
При возникновении магнитного взаимодействия происходит отклонение от балки и в зависимости от того какие при этом действуют силы притяжения или отталкивания наблюдаются темные и светлые области на изображении из чего следует что частица является однодоменной
Изображение рельефа поверхности
отдельной частицы на поверхности
нанокомпозита и сечение через данную
частицу диаметр которого составил
порядка 85 нм
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЛИЧИН tg и ОТ ЧАСТОТЫ
1ПЭВП+5 об Fе3O4
2 ПЭВП+10 об Fе3O4
3 ПЭВП+15 об Fе3O4
Уменьшение tg и с ростом частоты объясняется с запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в поляризации те ухудшением поляризационного процесса
СОПОСТАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4 ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА
kTV
dНК
0
2max
03
11
3
2
Видно что теоретические значения диэлектрической проницаемости в зависимости от концентрации меняется линейно а экспериментальные значения меняются с экстремумом Изменение экспериментальных значений диэлектрической проницаемости нанокомпозита в зависимости от концентрации связано по нашему мнению с пороговым наполнением наполнителя
Магниторезистивный эффект для нанокомпозита ПЭВП+Fe3O4
H=0divide1kЭ со временем
При внесении нанокомпозита в постоянное магнитное поле его сопротивляемость постепенно растет а при выведении из поля значение магнетосопротивления резко падает Наблюдаемое объясняется учитывая роли ферромагнитных кластерных образований состоящих из наночастиц в окружении СПМ частиц Fe3O4 Взаимная ориентация магнитных моментов этих кластеров и СПМ частиц скорее всего приводит к туннелированию носителей заряда и изменению магнетосопротивления нанокомпозита Итак в нанокомпозите ПЭВП+Fe3O4 наблюдается магниторезистивный эффект а также что с увеличением размеров наночастиц Fe3O4 этот эффект ослабевает
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
Исследования магнитных
полимерных нанокомпозитов методами АСМ МСМ СЭМ в
зависимости от концентрации магнетита и от
условия его получения
Исследование удельной
намагниченности магнитных
полимерных нанокомпозитов ПЭВП+Fe3O4 и ПВДФ+Fe3O4 в зависимости от интенсивности
магнитного поля
ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
Изучение влияния межфазного
взаимодействия на диэлектрические
свойства магнитных
полимерных нанокомпозитов
Изучение возможности применения магнитных
полимерных нанокомпозитов в
различных областях техники
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ В РАБОТЕ
Измерения прочностных диэлектрических и
магнитных свойств
Магнитно-силовая микроскопия
(МСМ)
Атомно-силовая микроскопия
(АСМ)
Сканирующая электронная микроскопия
(СЭМ)
ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
Наночастицы Магнетит
Соли FeSO4bull7H2O и FeCl3bull6H2O
Растворение в воде
Полученный раствор
Слабый подогрев
Добавка 25 амиачной воды
Инстенсивное перемешивание
В результате в сосуде образовывался
тонкодисперсный осадок Fe3O4 и для ускорения седиментации в сосуд помещали постоянный
магнит
Добавкаоллеата натрия
Перемешивание и нагрев до 950С
Жидкотекучий материал
Магнитоуправляемые свойства
Легко взаимодействует с различными материалами
х40 000
Электронная микрофотография наночастиц магнетита Fe3O4
Магнитное поле ориентирует магнитные моменты частиц приводящее к изменению различных свойств раствора
Гистограмма распределения наночастиц по размерам показывает что размер магнитных наночастиц
лежит в пределах от 5- 14 нм
Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матрицу (Бакинский Государственный Университет)
Испарение
Метастабильная пленка
Температураинтенсивное перемешивание
время
Раствор
В первую очередь в ходе проведенных химических реакций была получена
смесь laquoполимера и магнетитаraquo
Полученная смесь выливалась в чашку Петри и высушивалась в вакуумном шкафу
Полученный непрозрачный продукт по внешнему виду отличался по цвету от светло-коричневого(для
малых концентраций Fe3O4) до темно-коричневого(для
больших концентраций Fe3O4)
ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ НАНОКОМПОЗИТОВ МЕТОДОМ ГОРЯЧЕГО ПРЕССОВАНИЯ
(ИНСТИТУТ ФИЗИКИ НАН АЗЕРБАЙДЖАНА)
Температурно-временной режим кристаллизации образцов нанокомпозитов медленное охлаждение при βasymp4 градмин под давлением до комнатной
температурыБыстрое охлаждение при βasymp2000 градмин (laquoзакалка в жидкой азотной средеraquo)
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ (СЛЕВА) И ЕГО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ
РЕЗУЛЬТАТ (СПРАВА)
Электронная фотография (СЭМ) структуры реального
нанокомпозита ПВДФ+ 5 обFe3O4
ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНО-ВРЕМЕННОГО РЕЖИМА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) ПВДФ+Fе3O4 (б)
1 БО 2 МО
Эффект упрочнения достигается при низком содержании наночастиц наполнителя (5 об Fe3O4) и следовательно даже такого количества
наноразмерного наполнителя оказывается достаточным чтобы существенно изменить важные физические свойства материала
ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) ПВДФ+Fе3O4 (б) ДО И ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ В ПОСТОЯННОМ
МАГНИТНОМ ПОЛЕ ПОЛУЧЕННЫЕ В РЕЖИМЕ БО
1 До обработки2После обработки Действие постоянного магнитного поля приводит к
уменьшению механической прочности нанокомпозитов и уменьшение на основе ПЭВП
больше чем на основе ПВДФ
СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 И
ПВДФ+Fе3O4 ИССЛЕДОВАЛИ МЕТОДОМ АСМ МСМСЭМ (Бакинский Государственный Университет)
МИКРОСТРУКТУРА ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+10 об Fе3O4 ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ МО (слева)
ФОРМА И РАЗМЕРЫ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ
НАНОКОМПОЗИТА (справа)
Экспериментально получено размер наночастиц в зависмости от концентрации магнетита составляет от 12-28 нм
а ndashх40 000 б ndash х120 000
Количественный элементный состав шести
точечных спектров нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Энергодисперсионный
микрорентгеноспектральный анализ
(многослойное изображение) нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Исследования элементного состава фаз Это дало нам информацию о
химическом составе образца в произвольном выбранном участке
микроскопических размеров
ОБЩИЙ ВИД ЛИНИЙ РЕНТГЕНОВСКОГО СПЕКТРА ПОКАЗЫВАЮЩИХ НАЛИЧИЕ
ЭЛЕМЕНТОВ В ТОЧКЕ 7
Исследования качественного
элементного состава шести точечных
спектров установил что светлая фаза состоит в
основном из углерода кислорода и железа а темная ndash из углерода
а) б) в)
Для подтверждения элементного состава было проведено картирование распределения элеменентов по поверхности Если
наложить карты распределения химических элемнтов( а б в)
на микроструктуру
то получим что светлые фазы состоят из трех элементов С О Fe
темные только из С
МОБО
РЕЗУЛЬТАТЫ АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ (3D) ТОПОГРАФИИ УЧАСТКА ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
Установленно что в образцах полученных в режиме получения МО рельеф нанокомпозита становиться
более упорядоченным чем в образцах полученных при БО И это понижение степени кристалличности в
образцах в режиме БО можно связать мелкой кристаллической структурой
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
ер
Доказано что с изменением температурно-временного
режима кристаллизации размеры магнетита Fе3O4
увеличиваются а гистограмма значений элементов изображений
показал что среднеквадратичная шероховатость поверхности
нанокомпозита составляет 15-30 нм
МО
БО
21 нм
15 нм
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4
ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) б) в)
Концентрация магнетита
размер магнетита
5 15 нм
10 35 нм
15 62 нм
Установлено что частицы в полимерной матрице от 2 до 15 проявляют суперпарамагнитные свойства а размеры частиц изменяются от 15 ndash 65 нм Дальнейшее увеличение размеров наночастиц Fe3O4 выше 90 нм с увеличением концентрации наночастицы магнетита приводит к изменению свойств нанокомпозита те наночастицы переходит в многодоменную структуру и материал проявляет ферромагнитные свойства
ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) И ПВДФ+Fе3O4 (б) ОТ МАГНИТНОГО
ПОЛЯ ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) ПЭВП+Fe3O4 б) ПВДФ+Fe3O4
1 5 об Fe3O4
2 10 об Fe3O4
3 15 об Fe3O4
С увеличением объемного содержания магнетита Fe3O4 удельная намагниченность увеличивается и наблюдается насыщение причем величина удельной намагниченности для ПЭВП+Fe3O4 больше чем ПВДФ+Fe3O4 Предпологаем что это связано с тем что ферромагнитные наночастицы являются однодоменными и под действием внешнего постоянного магнитного поля частицы легко ориентируется Незначительное изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной анизотропии полимерной матрицы ПВДФ и ПЭВП
ПЕТЛЯ МАГНИТНОГО ГИСТЕРЕЗИСА ДЛЯ ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+20 об Fе3O4 (БО)
Как видноформа кривой перемагничевания исследуемого образца нанокомпозита характерна для ферромагнетиков Было получено что с увеличением концентрации магнетита коэрцитивная сила увеличивается и тем laquoпрочнееraquo магнитный материал удерживает остаточную намагниченность И тем ниже магнитная проницаемость
СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ ОБРАЗЦА
НАНОКОМПОЗИТА ПВДФ+Fе3O4
Кривая 1- экспериментальный результатКривая 2- теоритический расчет
Из этого рисунка видно что намагничивание образца имеет суперпарамагнитный характер
kT
HmMHM ms
3
Формула по которой произведен расчет
ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНОГО СОСТОЯНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ МЕТОДОМ МСМ КОТОРЫЕ
ПОДТВЕРДИЛИ ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ О ХАРАКТЕРЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ
( БАКИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Видна доменная структура такие распредения дают коллективные распределения частиц
ПЭВП+15 об Fe3O4 (БО)
При возникновении магнитного взаимодействия происходит отклонение от балки и в зависимости от того какие при этом действуют силы притяжения или отталкивания наблюдаются темные и светлые области на изображении из чего следует что частица является однодоменной
Изображение рельефа поверхности
отдельной частицы на поверхности
нанокомпозита и сечение через данную
частицу диаметр которого составил
порядка 85 нм
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЛИЧИН tg и ОТ ЧАСТОТЫ
1ПЭВП+5 об Fе3O4
2 ПЭВП+10 об Fе3O4
3 ПЭВП+15 об Fе3O4
Уменьшение tg и с ростом частоты объясняется с запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в поляризации те ухудшением поляризационного процесса
СОПОСТАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4 ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА
kTV
dНК
0
2max
03
11
3
2
Видно что теоретические значения диэлектрической проницаемости в зависимости от концентрации меняется линейно а экспериментальные значения меняются с экстремумом Изменение экспериментальных значений диэлектрической проницаемости нанокомпозита в зависимости от концентрации связано по нашему мнению с пороговым наполнением наполнителя
Магниторезистивный эффект для нанокомпозита ПЭВП+Fe3O4
H=0divide1kЭ со временем
При внесении нанокомпозита в постоянное магнитное поле его сопротивляемость постепенно растет а при выведении из поля значение магнетосопротивления резко падает Наблюдаемое объясняется учитывая роли ферромагнитных кластерных образований состоящих из наночастиц в окружении СПМ частиц Fe3O4 Взаимная ориентация магнитных моментов этих кластеров и СПМ частиц скорее всего приводит к туннелированию носителей заряда и изменению магнетосопротивления нанокомпозита Итак в нанокомпозите ПЭВП+Fe3O4 наблюдается магниторезистивный эффект а также что с увеличением размеров наночастиц Fe3O4 этот эффект ослабевает
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
Изучение влияния межфазного
взаимодействия на диэлектрические
свойства магнитных
полимерных нанокомпозитов
Изучение возможности применения магнитных
полимерных нанокомпозитов в
различных областях техники
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ В РАБОТЕ
Измерения прочностных диэлектрических и
магнитных свойств
Магнитно-силовая микроскопия
(МСМ)
Атомно-силовая микроскопия
(АСМ)
Сканирующая электронная микроскопия
(СЭМ)
ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
Наночастицы Магнетит
Соли FeSO4bull7H2O и FeCl3bull6H2O
Растворение в воде
Полученный раствор
Слабый подогрев
Добавка 25 амиачной воды
Инстенсивное перемешивание
В результате в сосуде образовывался
тонкодисперсный осадок Fe3O4 и для ускорения седиментации в сосуд помещали постоянный
магнит
Добавкаоллеата натрия
Перемешивание и нагрев до 950С
Жидкотекучий материал
Магнитоуправляемые свойства
Легко взаимодействует с различными материалами
х40 000
Электронная микрофотография наночастиц магнетита Fe3O4
Магнитное поле ориентирует магнитные моменты частиц приводящее к изменению различных свойств раствора
Гистограмма распределения наночастиц по размерам показывает что размер магнитных наночастиц
лежит в пределах от 5- 14 нм
Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матрицу (Бакинский Государственный Университет)
Испарение
Метастабильная пленка
Температураинтенсивное перемешивание
время
Раствор
В первую очередь в ходе проведенных химических реакций была получена
смесь laquoполимера и магнетитаraquo
Полученная смесь выливалась в чашку Петри и высушивалась в вакуумном шкафу
Полученный непрозрачный продукт по внешнему виду отличался по цвету от светло-коричневого(для
малых концентраций Fe3O4) до темно-коричневого(для
больших концентраций Fe3O4)
ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ НАНОКОМПОЗИТОВ МЕТОДОМ ГОРЯЧЕГО ПРЕССОВАНИЯ
(ИНСТИТУТ ФИЗИКИ НАН АЗЕРБАЙДЖАНА)
Температурно-временной режим кристаллизации образцов нанокомпозитов медленное охлаждение при βasymp4 градмин под давлением до комнатной
температурыБыстрое охлаждение при βasymp2000 градмин (laquoзакалка в жидкой азотной средеraquo)
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ (СЛЕВА) И ЕГО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ
РЕЗУЛЬТАТ (СПРАВА)
Электронная фотография (СЭМ) структуры реального
нанокомпозита ПВДФ+ 5 обFe3O4
ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНО-ВРЕМЕННОГО РЕЖИМА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) ПВДФ+Fе3O4 (б)
1 БО 2 МО
Эффект упрочнения достигается при низком содержании наночастиц наполнителя (5 об Fe3O4) и следовательно даже такого количества
наноразмерного наполнителя оказывается достаточным чтобы существенно изменить важные физические свойства материала
ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) ПВДФ+Fе3O4 (б) ДО И ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ В ПОСТОЯННОМ
МАГНИТНОМ ПОЛЕ ПОЛУЧЕННЫЕ В РЕЖИМЕ БО
1 До обработки2После обработки Действие постоянного магнитного поля приводит к
уменьшению механической прочности нанокомпозитов и уменьшение на основе ПЭВП
больше чем на основе ПВДФ
СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 И
ПВДФ+Fе3O4 ИССЛЕДОВАЛИ МЕТОДОМ АСМ МСМСЭМ (Бакинский Государственный Университет)
МИКРОСТРУКТУРА ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+10 об Fе3O4 ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ МО (слева)
ФОРМА И РАЗМЕРЫ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ
НАНОКОМПОЗИТА (справа)
Экспериментально получено размер наночастиц в зависмости от концентрации магнетита составляет от 12-28 нм
а ndashх40 000 б ndash х120 000
Количественный элементный состав шести
точечных спектров нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Энергодисперсионный
микрорентгеноспектральный анализ
(многослойное изображение) нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Исследования элементного состава фаз Это дало нам информацию о
химическом составе образца в произвольном выбранном участке
микроскопических размеров
ОБЩИЙ ВИД ЛИНИЙ РЕНТГЕНОВСКОГО СПЕКТРА ПОКАЗЫВАЮЩИХ НАЛИЧИЕ
ЭЛЕМЕНТОВ В ТОЧКЕ 7
Исследования качественного
элементного состава шести точечных
спектров установил что светлая фаза состоит в
основном из углерода кислорода и железа а темная ndash из углерода
а) б) в)
Для подтверждения элементного состава было проведено картирование распределения элеменентов по поверхности Если
наложить карты распределения химических элемнтов( а б в)
на микроструктуру
то получим что светлые фазы состоят из трех элементов С О Fe
темные только из С
МОБО
РЕЗУЛЬТАТЫ АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ (3D) ТОПОГРАФИИ УЧАСТКА ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
Установленно что в образцах полученных в режиме получения МО рельеф нанокомпозита становиться
более упорядоченным чем в образцах полученных при БО И это понижение степени кристалличности в
образцах в режиме БО можно связать мелкой кристаллической структурой
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
ер
Доказано что с изменением температурно-временного
режима кристаллизации размеры магнетита Fе3O4
увеличиваются а гистограмма значений элементов изображений
показал что среднеквадратичная шероховатость поверхности
нанокомпозита составляет 15-30 нм
МО
БО
21 нм
15 нм
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4
ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) б) в)
Концентрация магнетита
размер магнетита
5 15 нм
10 35 нм
15 62 нм
Установлено что частицы в полимерной матрице от 2 до 15 проявляют суперпарамагнитные свойства а размеры частиц изменяются от 15 ndash 65 нм Дальнейшее увеличение размеров наночастиц Fe3O4 выше 90 нм с увеличением концентрации наночастицы магнетита приводит к изменению свойств нанокомпозита те наночастицы переходит в многодоменную структуру и материал проявляет ферромагнитные свойства
ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) И ПВДФ+Fе3O4 (б) ОТ МАГНИТНОГО
ПОЛЯ ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) ПЭВП+Fe3O4 б) ПВДФ+Fe3O4
1 5 об Fe3O4
2 10 об Fe3O4
3 15 об Fe3O4
С увеличением объемного содержания магнетита Fe3O4 удельная намагниченность увеличивается и наблюдается насыщение причем величина удельной намагниченности для ПЭВП+Fe3O4 больше чем ПВДФ+Fe3O4 Предпологаем что это связано с тем что ферромагнитные наночастицы являются однодоменными и под действием внешнего постоянного магнитного поля частицы легко ориентируется Незначительное изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной анизотропии полимерной матрицы ПВДФ и ПЭВП
ПЕТЛЯ МАГНИТНОГО ГИСТЕРЕЗИСА ДЛЯ ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+20 об Fе3O4 (БО)
Как видноформа кривой перемагничевания исследуемого образца нанокомпозита характерна для ферромагнетиков Было получено что с увеличением концентрации магнетита коэрцитивная сила увеличивается и тем laquoпрочнееraquo магнитный материал удерживает остаточную намагниченность И тем ниже магнитная проницаемость
СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ ОБРАЗЦА
НАНОКОМПОЗИТА ПВДФ+Fе3O4
Кривая 1- экспериментальный результатКривая 2- теоритический расчет
Из этого рисунка видно что намагничивание образца имеет суперпарамагнитный характер
kT
HmMHM ms
3
Формула по которой произведен расчет
ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНОГО СОСТОЯНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ МЕТОДОМ МСМ КОТОРЫЕ
ПОДТВЕРДИЛИ ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ О ХАРАКТЕРЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ
( БАКИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Видна доменная структура такие распредения дают коллективные распределения частиц
ПЭВП+15 об Fe3O4 (БО)
При возникновении магнитного взаимодействия происходит отклонение от балки и в зависимости от того какие при этом действуют силы притяжения или отталкивания наблюдаются темные и светлые области на изображении из чего следует что частица является однодоменной
Изображение рельефа поверхности
отдельной частицы на поверхности
нанокомпозита и сечение через данную
частицу диаметр которого составил
порядка 85 нм
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЛИЧИН tg и ОТ ЧАСТОТЫ
1ПЭВП+5 об Fе3O4
2 ПЭВП+10 об Fе3O4
3 ПЭВП+15 об Fе3O4
Уменьшение tg и с ростом частоты объясняется с запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в поляризации те ухудшением поляризационного процесса
СОПОСТАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4 ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА
kTV
dНК
0
2max
03
11
3
2
Видно что теоретические значения диэлектрической проницаемости в зависимости от концентрации меняется линейно а экспериментальные значения меняются с экстремумом Изменение экспериментальных значений диэлектрической проницаемости нанокомпозита в зависимости от концентрации связано по нашему мнению с пороговым наполнением наполнителя
Магниторезистивный эффект для нанокомпозита ПЭВП+Fe3O4
H=0divide1kЭ со временем
При внесении нанокомпозита в постоянное магнитное поле его сопротивляемость постепенно растет а при выведении из поля значение магнетосопротивления резко падает Наблюдаемое объясняется учитывая роли ферромагнитных кластерных образований состоящих из наночастиц в окружении СПМ частиц Fe3O4 Взаимная ориентация магнитных моментов этих кластеров и СПМ частиц скорее всего приводит к туннелированию носителей заряда и изменению магнетосопротивления нанокомпозита Итак в нанокомпозите ПЭВП+Fe3O4 наблюдается магниторезистивный эффект а также что с увеличением размеров наночастиц Fe3O4 этот эффект ослабевает
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ В РАБОТЕ
Измерения прочностных диэлектрических и
магнитных свойств
Магнитно-силовая микроскопия
(МСМ)
Атомно-силовая микроскопия
(АСМ)
Сканирующая электронная микроскопия
(СЭМ)
ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
Наночастицы Магнетит
Соли FeSO4bull7H2O и FeCl3bull6H2O
Растворение в воде
Полученный раствор
Слабый подогрев
Добавка 25 амиачной воды
Инстенсивное перемешивание
В результате в сосуде образовывался
тонкодисперсный осадок Fe3O4 и для ускорения седиментации в сосуд помещали постоянный
магнит
Добавкаоллеата натрия
Перемешивание и нагрев до 950С
Жидкотекучий материал
Магнитоуправляемые свойства
Легко взаимодействует с различными материалами
х40 000
Электронная микрофотография наночастиц магнетита Fe3O4
Магнитное поле ориентирует магнитные моменты частиц приводящее к изменению различных свойств раствора
Гистограмма распределения наночастиц по размерам показывает что размер магнитных наночастиц
лежит в пределах от 5- 14 нм
Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матрицу (Бакинский Государственный Университет)
Испарение
Метастабильная пленка
Температураинтенсивное перемешивание
время
Раствор
В первую очередь в ходе проведенных химических реакций была получена
смесь laquoполимера и магнетитаraquo
Полученная смесь выливалась в чашку Петри и высушивалась в вакуумном шкафу
Полученный непрозрачный продукт по внешнему виду отличался по цвету от светло-коричневого(для
малых концентраций Fe3O4) до темно-коричневого(для
больших концентраций Fe3O4)
ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ НАНОКОМПОЗИТОВ МЕТОДОМ ГОРЯЧЕГО ПРЕССОВАНИЯ
(ИНСТИТУТ ФИЗИКИ НАН АЗЕРБАЙДЖАНА)
Температурно-временной режим кристаллизации образцов нанокомпозитов медленное охлаждение при βasymp4 градмин под давлением до комнатной
температурыБыстрое охлаждение при βasymp2000 градмин (laquoзакалка в жидкой азотной средеraquo)
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ (СЛЕВА) И ЕГО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ
РЕЗУЛЬТАТ (СПРАВА)
Электронная фотография (СЭМ) структуры реального
нанокомпозита ПВДФ+ 5 обFe3O4
ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНО-ВРЕМЕННОГО РЕЖИМА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) ПВДФ+Fе3O4 (б)
1 БО 2 МО
Эффект упрочнения достигается при низком содержании наночастиц наполнителя (5 об Fe3O4) и следовательно даже такого количества
наноразмерного наполнителя оказывается достаточным чтобы существенно изменить важные физические свойства материала
ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) ПВДФ+Fе3O4 (б) ДО И ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ В ПОСТОЯННОМ
МАГНИТНОМ ПОЛЕ ПОЛУЧЕННЫЕ В РЕЖИМЕ БО
1 До обработки2После обработки Действие постоянного магнитного поля приводит к
уменьшению механической прочности нанокомпозитов и уменьшение на основе ПЭВП
больше чем на основе ПВДФ
СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 И
ПВДФ+Fе3O4 ИССЛЕДОВАЛИ МЕТОДОМ АСМ МСМСЭМ (Бакинский Государственный Университет)
МИКРОСТРУКТУРА ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+10 об Fе3O4 ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ МО (слева)
ФОРМА И РАЗМЕРЫ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ
НАНОКОМПОЗИТА (справа)
Экспериментально получено размер наночастиц в зависмости от концентрации магнетита составляет от 12-28 нм
а ndashх40 000 б ndash х120 000
Количественный элементный состав шести
точечных спектров нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Энергодисперсионный
микрорентгеноспектральный анализ
(многослойное изображение) нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Исследования элементного состава фаз Это дало нам информацию о
химическом составе образца в произвольном выбранном участке
микроскопических размеров
ОБЩИЙ ВИД ЛИНИЙ РЕНТГЕНОВСКОГО СПЕКТРА ПОКАЗЫВАЮЩИХ НАЛИЧИЕ
ЭЛЕМЕНТОВ В ТОЧКЕ 7
Исследования качественного
элементного состава шести точечных
спектров установил что светлая фаза состоит в
основном из углерода кислорода и железа а темная ndash из углерода
а) б) в)
Для подтверждения элементного состава было проведено картирование распределения элеменентов по поверхности Если
наложить карты распределения химических элемнтов( а б в)
на микроструктуру
то получим что светлые фазы состоят из трех элементов С О Fe
темные только из С
МОБО
РЕЗУЛЬТАТЫ АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ (3D) ТОПОГРАФИИ УЧАСТКА ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
Установленно что в образцах полученных в режиме получения МО рельеф нанокомпозита становиться
более упорядоченным чем в образцах полученных при БО И это понижение степени кристалличности в
образцах в режиме БО можно связать мелкой кристаллической структурой
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
ер
Доказано что с изменением температурно-временного
режима кристаллизации размеры магнетита Fе3O4
увеличиваются а гистограмма значений элементов изображений
показал что среднеквадратичная шероховатость поверхности
нанокомпозита составляет 15-30 нм
МО
БО
21 нм
15 нм
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4
ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) б) в)
Концентрация магнетита
размер магнетита
5 15 нм
10 35 нм
15 62 нм
Установлено что частицы в полимерной матрице от 2 до 15 проявляют суперпарамагнитные свойства а размеры частиц изменяются от 15 ndash 65 нм Дальнейшее увеличение размеров наночастиц Fe3O4 выше 90 нм с увеличением концентрации наночастицы магнетита приводит к изменению свойств нанокомпозита те наночастицы переходит в многодоменную структуру и материал проявляет ферромагнитные свойства
ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) И ПВДФ+Fе3O4 (б) ОТ МАГНИТНОГО
ПОЛЯ ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) ПЭВП+Fe3O4 б) ПВДФ+Fe3O4
1 5 об Fe3O4
2 10 об Fe3O4
3 15 об Fe3O4
С увеличением объемного содержания магнетита Fe3O4 удельная намагниченность увеличивается и наблюдается насыщение причем величина удельной намагниченности для ПЭВП+Fe3O4 больше чем ПВДФ+Fe3O4 Предпологаем что это связано с тем что ферромагнитные наночастицы являются однодоменными и под действием внешнего постоянного магнитного поля частицы легко ориентируется Незначительное изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной анизотропии полимерной матрицы ПВДФ и ПЭВП
ПЕТЛЯ МАГНИТНОГО ГИСТЕРЕЗИСА ДЛЯ ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+20 об Fе3O4 (БО)
Как видноформа кривой перемагничевания исследуемого образца нанокомпозита характерна для ферромагнетиков Было получено что с увеличением концентрации магнетита коэрцитивная сила увеличивается и тем laquoпрочнееraquo магнитный материал удерживает остаточную намагниченность И тем ниже магнитная проницаемость
СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ ОБРАЗЦА
НАНОКОМПОЗИТА ПВДФ+Fе3O4
Кривая 1- экспериментальный результатКривая 2- теоритический расчет
Из этого рисунка видно что намагничивание образца имеет суперпарамагнитный характер
kT
HmMHM ms
3
Формула по которой произведен расчет
ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНОГО СОСТОЯНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ МЕТОДОМ МСМ КОТОРЫЕ
ПОДТВЕРДИЛИ ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ О ХАРАКТЕРЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ
( БАКИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Видна доменная структура такие распредения дают коллективные распределения частиц
ПЭВП+15 об Fe3O4 (БО)
При возникновении магнитного взаимодействия происходит отклонение от балки и в зависимости от того какие при этом действуют силы притяжения или отталкивания наблюдаются темные и светлые области на изображении из чего следует что частица является однодоменной
Изображение рельефа поверхности
отдельной частицы на поверхности
нанокомпозита и сечение через данную
частицу диаметр которого составил
порядка 85 нм
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЛИЧИН tg и ОТ ЧАСТОТЫ
1ПЭВП+5 об Fе3O4
2 ПЭВП+10 об Fе3O4
3 ПЭВП+15 об Fе3O4
Уменьшение tg и с ростом частоты объясняется с запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в поляризации те ухудшением поляризационного процесса
СОПОСТАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4 ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА
kTV
dНК
0
2max
03
11
3
2
Видно что теоретические значения диэлектрической проницаемости в зависимости от концентрации меняется линейно а экспериментальные значения меняются с экстремумом Изменение экспериментальных значений диэлектрической проницаемости нанокомпозита в зависимости от концентрации связано по нашему мнению с пороговым наполнением наполнителя
Магниторезистивный эффект для нанокомпозита ПЭВП+Fe3O4
H=0divide1kЭ со временем
При внесении нанокомпозита в постоянное магнитное поле его сопротивляемость постепенно растет а при выведении из поля значение магнетосопротивления резко падает Наблюдаемое объясняется учитывая роли ферромагнитных кластерных образований состоящих из наночастиц в окружении СПМ частиц Fe3O4 Взаимная ориентация магнитных моментов этих кластеров и СПМ частиц скорее всего приводит к туннелированию носителей заряда и изменению магнетосопротивления нанокомпозита Итак в нанокомпозите ПЭВП+Fe3O4 наблюдается магниторезистивный эффект а также что с увеличением размеров наночастиц Fe3O4 этот эффект ослабевает
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
Наночастицы Магнетит
Соли FeSO4bull7H2O и FeCl3bull6H2O
Растворение в воде
Полученный раствор
Слабый подогрев
Добавка 25 амиачной воды
Инстенсивное перемешивание
В результате в сосуде образовывался
тонкодисперсный осадок Fe3O4 и для ускорения седиментации в сосуд помещали постоянный
магнит
Добавкаоллеата натрия
Перемешивание и нагрев до 950С
Жидкотекучий материал
Магнитоуправляемые свойства
Легко взаимодействует с различными материалами
х40 000
Электронная микрофотография наночастиц магнетита Fe3O4
Магнитное поле ориентирует магнитные моменты частиц приводящее к изменению различных свойств раствора
Гистограмма распределения наночастиц по размерам показывает что размер магнитных наночастиц
лежит в пределах от 5- 14 нм
Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матрицу (Бакинский Государственный Университет)
Испарение
Метастабильная пленка
Температураинтенсивное перемешивание
время
Раствор
В первую очередь в ходе проведенных химических реакций была получена
смесь laquoполимера и магнетитаraquo
Полученная смесь выливалась в чашку Петри и высушивалась в вакуумном шкафу
Полученный непрозрачный продукт по внешнему виду отличался по цвету от светло-коричневого(для
малых концентраций Fe3O4) до темно-коричневого(для
больших концентраций Fe3O4)
ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ НАНОКОМПОЗИТОВ МЕТОДОМ ГОРЯЧЕГО ПРЕССОВАНИЯ
(ИНСТИТУТ ФИЗИКИ НАН АЗЕРБАЙДЖАНА)
Температурно-временной режим кристаллизации образцов нанокомпозитов медленное охлаждение при βasymp4 градмин под давлением до комнатной
температурыБыстрое охлаждение при βasymp2000 градмин (laquoзакалка в жидкой азотной средеraquo)
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ (СЛЕВА) И ЕГО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ
РЕЗУЛЬТАТ (СПРАВА)
Электронная фотография (СЭМ) структуры реального
нанокомпозита ПВДФ+ 5 обFe3O4
ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНО-ВРЕМЕННОГО РЕЖИМА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) ПВДФ+Fе3O4 (б)
1 БО 2 МО
Эффект упрочнения достигается при низком содержании наночастиц наполнителя (5 об Fe3O4) и следовательно даже такого количества
наноразмерного наполнителя оказывается достаточным чтобы существенно изменить важные физические свойства материала
ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) ПВДФ+Fе3O4 (б) ДО И ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ В ПОСТОЯННОМ
МАГНИТНОМ ПОЛЕ ПОЛУЧЕННЫЕ В РЕЖИМЕ БО
1 До обработки2После обработки Действие постоянного магнитного поля приводит к
уменьшению механической прочности нанокомпозитов и уменьшение на основе ПЭВП
больше чем на основе ПВДФ
СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 И
ПВДФ+Fе3O4 ИССЛЕДОВАЛИ МЕТОДОМ АСМ МСМСЭМ (Бакинский Государственный Университет)
МИКРОСТРУКТУРА ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+10 об Fе3O4 ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ МО (слева)
ФОРМА И РАЗМЕРЫ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ
НАНОКОМПОЗИТА (справа)
Экспериментально получено размер наночастиц в зависмости от концентрации магнетита составляет от 12-28 нм
а ndashх40 000 б ndash х120 000
Количественный элементный состав шести
точечных спектров нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Энергодисперсионный
микрорентгеноспектральный анализ
(многослойное изображение) нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Исследования элементного состава фаз Это дало нам информацию о
химическом составе образца в произвольном выбранном участке
микроскопических размеров
ОБЩИЙ ВИД ЛИНИЙ РЕНТГЕНОВСКОГО СПЕКТРА ПОКАЗЫВАЮЩИХ НАЛИЧИЕ
ЭЛЕМЕНТОВ В ТОЧКЕ 7
Исследования качественного
элементного состава шести точечных
спектров установил что светлая фаза состоит в
основном из углерода кислорода и железа а темная ndash из углерода
а) б) в)
Для подтверждения элементного состава было проведено картирование распределения элеменентов по поверхности Если
наложить карты распределения химических элемнтов( а б в)
на микроструктуру
то получим что светлые фазы состоят из трех элементов С О Fe
темные только из С
МОБО
РЕЗУЛЬТАТЫ АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ (3D) ТОПОГРАФИИ УЧАСТКА ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
Установленно что в образцах полученных в режиме получения МО рельеф нанокомпозита становиться
более упорядоченным чем в образцах полученных при БО И это понижение степени кристалличности в
образцах в режиме БО можно связать мелкой кристаллической структурой
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
ер
Доказано что с изменением температурно-временного
режима кристаллизации размеры магнетита Fе3O4
увеличиваются а гистограмма значений элементов изображений
показал что среднеквадратичная шероховатость поверхности
нанокомпозита составляет 15-30 нм
МО
БО
21 нм
15 нм
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4
ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) б) в)
Концентрация магнетита
размер магнетита
5 15 нм
10 35 нм
15 62 нм
Установлено что частицы в полимерной матрице от 2 до 15 проявляют суперпарамагнитные свойства а размеры частиц изменяются от 15 ndash 65 нм Дальнейшее увеличение размеров наночастиц Fe3O4 выше 90 нм с увеличением концентрации наночастицы магнетита приводит к изменению свойств нанокомпозита те наночастицы переходит в многодоменную структуру и материал проявляет ферромагнитные свойства
ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) И ПВДФ+Fе3O4 (б) ОТ МАГНИТНОГО
ПОЛЯ ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) ПЭВП+Fe3O4 б) ПВДФ+Fe3O4
1 5 об Fe3O4
2 10 об Fe3O4
3 15 об Fe3O4
С увеличением объемного содержания магнетита Fe3O4 удельная намагниченность увеличивается и наблюдается насыщение причем величина удельной намагниченности для ПЭВП+Fe3O4 больше чем ПВДФ+Fe3O4 Предпологаем что это связано с тем что ферромагнитные наночастицы являются однодоменными и под действием внешнего постоянного магнитного поля частицы легко ориентируется Незначительное изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной анизотропии полимерной матрицы ПВДФ и ПЭВП
ПЕТЛЯ МАГНИТНОГО ГИСТЕРЕЗИСА ДЛЯ ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+20 об Fе3O4 (БО)
Как видноформа кривой перемагничевания исследуемого образца нанокомпозита характерна для ферромагнетиков Было получено что с увеличением концентрации магнетита коэрцитивная сила увеличивается и тем laquoпрочнееraquo магнитный материал удерживает остаточную намагниченность И тем ниже магнитная проницаемость
СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ ОБРАЗЦА
НАНОКОМПОЗИТА ПВДФ+Fе3O4
Кривая 1- экспериментальный результатКривая 2- теоритический расчет
Из этого рисунка видно что намагничивание образца имеет суперпарамагнитный характер
kT
HmMHM ms
3
Формула по которой произведен расчет
ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНОГО СОСТОЯНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ МЕТОДОМ МСМ КОТОРЫЕ
ПОДТВЕРДИЛИ ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ О ХАРАКТЕРЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ
( БАКИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Видна доменная структура такие распредения дают коллективные распределения частиц
ПЭВП+15 об Fe3O4 (БО)
При возникновении магнитного взаимодействия происходит отклонение от балки и в зависимости от того какие при этом действуют силы притяжения или отталкивания наблюдаются темные и светлые области на изображении из чего следует что частица является однодоменной
Изображение рельефа поверхности
отдельной частицы на поверхности
нанокомпозита и сечение через данную
частицу диаметр которого составил
порядка 85 нм
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЛИЧИН tg и ОТ ЧАСТОТЫ
1ПЭВП+5 об Fе3O4
2 ПЭВП+10 об Fе3O4
3 ПЭВП+15 об Fе3O4
Уменьшение tg и с ростом частоты объясняется с запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в поляризации те ухудшением поляризационного процесса
СОПОСТАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4 ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА
kTV
dНК
0
2max
03
11
3
2
Видно что теоретические значения диэлектрической проницаемости в зависимости от концентрации меняется линейно а экспериментальные значения меняются с экстремумом Изменение экспериментальных значений диэлектрической проницаемости нанокомпозита в зависимости от концентрации связано по нашему мнению с пороговым наполнением наполнителя
Магниторезистивный эффект для нанокомпозита ПЭВП+Fe3O4
H=0divide1kЭ со временем
При внесении нанокомпозита в постоянное магнитное поле его сопротивляемость постепенно растет а при выведении из поля значение магнетосопротивления резко падает Наблюдаемое объясняется учитывая роли ферромагнитных кластерных образований состоящих из наночастиц в окружении СПМ частиц Fe3O4 Взаимная ориентация магнитных моментов этих кластеров и СПМ частиц скорее всего приводит к туннелированию носителей заряда и изменению магнетосопротивления нанокомпозита Итак в нанокомпозите ПЭВП+Fe3O4 наблюдается магниторезистивный эффект а также что с увеличением размеров наночастиц Fe3O4 этот эффект ослабевает
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
х40 000
Электронная микрофотография наночастиц магнетита Fe3O4
Магнитное поле ориентирует магнитные моменты частиц приводящее к изменению различных свойств раствора
Гистограмма распределения наночастиц по размерам показывает что размер магнитных наночастиц
лежит в пределах от 5- 14 нм
Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матрицу (Бакинский Государственный Университет)
Испарение
Метастабильная пленка
Температураинтенсивное перемешивание
время
Раствор
В первую очередь в ходе проведенных химических реакций была получена
смесь laquoполимера и магнетитаraquo
Полученная смесь выливалась в чашку Петри и высушивалась в вакуумном шкафу
Полученный непрозрачный продукт по внешнему виду отличался по цвету от светло-коричневого(для
малых концентраций Fe3O4) до темно-коричневого(для
больших концентраций Fe3O4)
ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ НАНОКОМПОЗИТОВ МЕТОДОМ ГОРЯЧЕГО ПРЕССОВАНИЯ
(ИНСТИТУТ ФИЗИКИ НАН АЗЕРБАЙДЖАНА)
Температурно-временной режим кристаллизации образцов нанокомпозитов медленное охлаждение при βasymp4 градмин под давлением до комнатной
температурыБыстрое охлаждение при βasymp2000 градмин (laquoзакалка в жидкой азотной средеraquo)
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ (СЛЕВА) И ЕГО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ
РЕЗУЛЬТАТ (СПРАВА)
Электронная фотография (СЭМ) структуры реального
нанокомпозита ПВДФ+ 5 обFe3O4
ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНО-ВРЕМЕННОГО РЕЖИМА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) ПВДФ+Fе3O4 (б)
1 БО 2 МО
Эффект упрочнения достигается при низком содержании наночастиц наполнителя (5 об Fe3O4) и следовательно даже такого количества
наноразмерного наполнителя оказывается достаточным чтобы существенно изменить важные физические свойства материала
ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) ПВДФ+Fе3O4 (б) ДО И ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ В ПОСТОЯННОМ
МАГНИТНОМ ПОЛЕ ПОЛУЧЕННЫЕ В РЕЖИМЕ БО
1 До обработки2После обработки Действие постоянного магнитного поля приводит к
уменьшению механической прочности нанокомпозитов и уменьшение на основе ПЭВП
больше чем на основе ПВДФ
СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 И
ПВДФ+Fе3O4 ИССЛЕДОВАЛИ МЕТОДОМ АСМ МСМСЭМ (Бакинский Государственный Университет)
МИКРОСТРУКТУРА ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+10 об Fе3O4 ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ МО (слева)
ФОРМА И РАЗМЕРЫ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ
НАНОКОМПОЗИТА (справа)
Экспериментально получено размер наночастиц в зависмости от концентрации магнетита составляет от 12-28 нм
а ndashх40 000 б ndash х120 000
Количественный элементный состав шести
точечных спектров нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Энергодисперсионный
микрорентгеноспектральный анализ
(многослойное изображение) нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Исследования элементного состава фаз Это дало нам информацию о
химическом составе образца в произвольном выбранном участке
микроскопических размеров
ОБЩИЙ ВИД ЛИНИЙ РЕНТГЕНОВСКОГО СПЕКТРА ПОКАЗЫВАЮЩИХ НАЛИЧИЕ
ЭЛЕМЕНТОВ В ТОЧКЕ 7
Исследования качественного
элементного состава шести точечных
спектров установил что светлая фаза состоит в
основном из углерода кислорода и железа а темная ndash из углерода
а) б) в)
Для подтверждения элементного состава было проведено картирование распределения элеменентов по поверхности Если
наложить карты распределения химических элемнтов( а б в)
на микроструктуру
то получим что светлые фазы состоят из трех элементов С О Fe
темные только из С
МОБО
РЕЗУЛЬТАТЫ АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ (3D) ТОПОГРАФИИ УЧАСТКА ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
Установленно что в образцах полученных в режиме получения МО рельеф нанокомпозита становиться
более упорядоченным чем в образцах полученных при БО И это понижение степени кристалличности в
образцах в режиме БО можно связать мелкой кристаллической структурой
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
ер
Доказано что с изменением температурно-временного
режима кристаллизации размеры магнетита Fе3O4
увеличиваются а гистограмма значений элементов изображений
показал что среднеквадратичная шероховатость поверхности
нанокомпозита составляет 15-30 нм
МО
БО
21 нм
15 нм
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4
ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) б) в)
Концентрация магнетита
размер магнетита
5 15 нм
10 35 нм
15 62 нм
Установлено что частицы в полимерной матрице от 2 до 15 проявляют суперпарамагнитные свойства а размеры частиц изменяются от 15 ndash 65 нм Дальнейшее увеличение размеров наночастиц Fe3O4 выше 90 нм с увеличением концентрации наночастицы магнетита приводит к изменению свойств нанокомпозита те наночастицы переходит в многодоменную структуру и материал проявляет ферромагнитные свойства
ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) И ПВДФ+Fе3O4 (б) ОТ МАГНИТНОГО
ПОЛЯ ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) ПЭВП+Fe3O4 б) ПВДФ+Fe3O4
1 5 об Fe3O4
2 10 об Fe3O4
3 15 об Fe3O4
С увеличением объемного содержания магнетита Fe3O4 удельная намагниченность увеличивается и наблюдается насыщение причем величина удельной намагниченности для ПЭВП+Fe3O4 больше чем ПВДФ+Fe3O4 Предпологаем что это связано с тем что ферромагнитные наночастицы являются однодоменными и под действием внешнего постоянного магнитного поля частицы легко ориентируется Незначительное изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной анизотропии полимерной матрицы ПВДФ и ПЭВП
ПЕТЛЯ МАГНИТНОГО ГИСТЕРЕЗИСА ДЛЯ ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+20 об Fе3O4 (БО)
Как видноформа кривой перемагничевания исследуемого образца нанокомпозита характерна для ферромагнетиков Было получено что с увеличением концентрации магнетита коэрцитивная сила увеличивается и тем laquoпрочнееraquo магнитный материал удерживает остаточную намагниченность И тем ниже магнитная проницаемость
СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ ОБРАЗЦА
НАНОКОМПОЗИТА ПВДФ+Fе3O4
Кривая 1- экспериментальный результатКривая 2- теоритический расчет
Из этого рисунка видно что намагничивание образца имеет суперпарамагнитный характер
kT
HmMHM ms
3
Формула по которой произведен расчет
ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНОГО СОСТОЯНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ МЕТОДОМ МСМ КОТОРЫЕ
ПОДТВЕРДИЛИ ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ О ХАРАКТЕРЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ
( БАКИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Видна доменная структура такие распредения дают коллективные распределения частиц
ПЭВП+15 об Fe3O4 (БО)
При возникновении магнитного взаимодействия происходит отклонение от балки и в зависимости от того какие при этом действуют силы притяжения или отталкивания наблюдаются темные и светлые области на изображении из чего следует что частица является однодоменной
Изображение рельефа поверхности
отдельной частицы на поверхности
нанокомпозита и сечение через данную
частицу диаметр которого составил
порядка 85 нм
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЛИЧИН tg и ОТ ЧАСТОТЫ
1ПЭВП+5 об Fе3O4
2 ПЭВП+10 об Fе3O4
3 ПЭВП+15 об Fе3O4
Уменьшение tg и с ростом частоты объясняется с запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в поляризации те ухудшением поляризационного процесса
СОПОСТАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4 ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА
kTV
dНК
0
2max
03
11
3
2
Видно что теоретические значения диэлектрической проницаемости в зависимости от концентрации меняется линейно а экспериментальные значения меняются с экстремумом Изменение экспериментальных значений диэлектрической проницаемости нанокомпозита в зависимости от концентрации связано по нашему мнению с пороговым наполнением наполнителя
Магниторезистивный эффект для нанокомпозита ПЭВП+Fe3O4
H=0divide1kЭ со временем
При внесении нанокомпозита в постоянное магнитное поле его сопротивляемость постепенно растет а при выведении из поля значение магнетосопротивления резко падает Наблюдаемое объясняется учитывая роли ферромагнитных кластерных образований состоящих из наночастиц в окружении СПМ частиц Fe3O4 Взаимная ориентация магнитных моментов этих кластеров и СПМ частиц скорее всего приводит к туннелированию носителей заряда и изменению магнетосопротивления нанокомпозита Итак в нанокомпозите ПЭВП+Fe3O4 наблюдается магниторезистивный эффект а также что с увеличением размеров наночастиц Fe3O4 этот эффект ослабевает
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матрицу (Бакинский Государственный Университет)
Испарение
Метастабильная пленка
Температураинтенсивное перемешивание
время
Раствор
В первую очередь в ходе проведенных химических реакций была получена
смесь laquoполимера и магнетитаraquo
Полученная смесь выливалась в чашку Петри и высушивалась в вакуумном шкафу
Полученный непрозрачный продукт по внешнему виду отличался по цвету от светло-коричневого(для
малых концентраций Fe3O4) до темно-коричневого(для
больших концентраций Fe3O4)
ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ НАНОКОМПОЗИТОВ МЕТОДОМ ГОРЯЧЕГО ПРЕССОВАНИЯ
(ИНСТИТУТ ФИЗИКИ НАН АЗЕРБАЙДЖАНА)
Температурно-временной режим кристаллизации образцов нанокомпозитов медленное охлаждение при βasymp4 градмин под давлением до комнатной
температурыБыстрое охлаждение при βasymp2000 градмин (laquoзакалка в жидкой азотной средеraquo)
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ (СЛЕВА) И ЕГО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ
РЕЗУЛЬТАТ (СПРАВА)
Электронная фотография (СЭМ) структуры реального
нанокомпозита ПВДФ+ 5 обFe3O4
ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНО-ВРЕМЕННОГО РЕЖИМА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) ПВДФ+Fе3O4 (б)
1 БО 2 МО
Эффект упрочнения достигается при низком содержании наночастиц наполнителя (5 об Fe3O4) и следовательно даже такого количества
наноразмерного наполнителя оказывается достаточным чтобы существенно изменить важные физические свойства материала
ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) ПВДФ+Fе3O4 (б) ДО И ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ В ПОСТОЯННОМ
МАГНИТНОМ ПОЛЕ ПОЛУЧЕННЫЕ В РЕЖИМЕ БО
1 До обработки2После обработки Действие постоянного магнитного поля приводит к
уменьшению механической прочности нанокомпозитов и уменьшение на основе ПЭВП
больше чем на основе ПВДФ
СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 И
ПВДФ+Fе3O4 ИССЛЕДОВАЛИ МЕТОДОМ АСМ МСМСЭМ (Бакинский Государственный Университет)
МИКРОСТРУКТУРА ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+10 об Fе3O4 ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ МО (слева)
ФОРМА И РАЗМЕРЫ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ
НАНОКОМПОЗИТА (справа)
Экспериментально получено размер наночастиц в зависмости от концентрации магнетита составляет от 12-28 нм
а ndashх40 000 б ndash х120 000
Количественный элементный состав шести
точечных спектров нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Энергодисперсионный
микрорентгеноспектральный анализ
(многослойное изображение) нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Исследования элементного состава фаз Это дало нам информацию о
химическом составе образца в произвольном выбранном участке
микроскопических размеров
ОБЩИЙ ВИД ЛИНИЙ РЕНТГЕНОВСКОГО СПЕКТРА ПОКАЗЫВАЮЩИХ НАЛИЧИЕ
ЭЛЕМЕНТОВ В ТОЧКЕ 7
Исследования качественного
элементного состава шести точечных
спектров установил что светлая фаза состоит в
основном из углерода кислорода и железа а темная ndash из углерода
а) б) в)
Для подтверждения элементного состава было проведено картирование распределения элеменентов по поверхности Если
наложить карты распределения химических элемнтов( а б в)
на микроструктуру
то получим что светлые фазы состоят из трех элементов С О Fe
темные только из С
МОБО
РЕЗУЛЬТАТЫ АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ (3D) ТОПОГРАФИИ УЧАСТКА ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
Установленно что в образцах полученных в режиме получения МО рельеф нанокомпозита становиться
более упорядоченным чем в образцах полученных при БО И это понижение степени кристалличности в
образцах в режиме БО можно связать мелкой кристаллической структурой
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
ер
Доказано что с изменением температурно-временного
режима кристаллизации размеры магнетита Fе3O4
увеличиваются а гистограмма значений элементов изображений
показал что среднеквадратичная шероховатость поверхности
нанокомпозита составляет 15-30 нм
МО
БО
21 нм
15 нм
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4
ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) б) в)
Концентрация магнетита
размер магнетита
5 15 нм
10 35 нм
15 62 нм
Установлено что частицы в полимерной матрице от 2 до 15 проявляют суперпарамагнитные свойства а размеры частиц изменяются от 15 ndash 65 нм Дальнейшее увеличение размеров наночастиц Fe3O4 выше 90 нм с увеличением концентрации наночастицы магнетита приводит к изменению свойств нанокомпозита те наночастицы переходит в многодоменную структуру и материал проявляет ферромагнитные свойства
ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) И ПВДФ+Fе3O4 (б) ОТ МАГНИТНОГО
ПОЛЯ ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) ПЭВП+Fe3O4 б) ПВДФ+Fe3O4
1 5 об Fe3O4
2 10 об Fe3O4
3 15 об Fe3O4
С увеличением объемного содержания магнетита Fe3O4 удельная намагниченность увеличивается и наблюдается насыщение причем величина удельной намагниченности для ПЭВП+Fe3O4 больше чем ПВДФ+Fe3O4 Предпологаем что это связано с тем что ферромагнитные наночастицы являются однодоменными и под действием внешнего постоянного магнитного поля частицы легко ориентируется Незначительное изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной анизотропии полимерной матрицы ПВДФ и ПЭВП
ПЕТЛЯ МАГНИТНОГО ГИСТЕРЕЗИСА ДЛЯ ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+20 об Fе3O4 (БО)
Как видноформа кривой перемагничевания исследуемого образца нанокомпозита характерна для ферромагнетиков Было получено что с увеличением концентрации магнетита коэрцитивная сила увеличивается и тем laquoпрочнееraquo магнитный материал удерживает остаточную намагниченность И тем ниже магнитная проницаемость
СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ ОБРАЗЦА
НАНОКОМПОЗИТА ПВДФ+Fе3O4
Кривая 1- экспериментальный результатКривая 2- теоритический расчет
Из этого рисунка видно что намагничивание образца имеет суперпарамагнитный характер
kT
HmMHM ms
3
Формула по которой произведен расчет
ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНОГО СОСТОЯНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ МЕТОДОМ МСМ КОТОРЫЕ
ПОДТВЕРДИЛИ ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ О ХАРАКТЕРЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ
( БАКИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Видна доменная структура такие распредения дают коллективные распределения частиц
ПЭВП+15 об Fe3O4 (БО)
При возникновении магнитного взаимодействия происходит отклонение от балки и в зависимости от того какие при этом действуют силы притяжения или отталкивания наблюдаются темные и светлые области на изображении из чего следует что частица является однодоменной
Изображение рельефа поверхности
отдельной частицы на поверхности
нанокомпозита и сечение через данную
частицу диаметр которого составил
порядка 85 нм
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЛИЧИН tg и ОТ ЧАСТОТЫ
1ПЭВП+5 об Fе3O4
2 ПЭВП+10 об Fе3O4
3 ПЭВП+15 об Fе3O4
Уменьшение tg и с ростом частоты объясняется с запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в поляризации те ухудшением поляризационного процесса
СОПОСТАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4 ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА
kTV
dНК
0
2max
03
11
3
2
Видно что теоретические значения диэлектрической проницаемости в зависимости от концентрации меняется линейно а экспериментальные значения меняются с экстремумом Изменение экспериментальных значений диэлектрической проницаемости нанокомпозита в зависимости от концентрации связано по нашему мнению с пороговым наполнением наполнителя
Магниторезистивный эффект для нанокомпозита ПЭВП+Fe3O4
H=0divide1kЭ со временем
При внесении нанокомпозита в постоянное магнитное поле его сопротивляемость постепенно растет а при выведении из поля значение магнетосопротивления резко падает Наблюдаемое объясняется учитывая роли ферромагнитных кластерных образований состоящих из наночастиц в окружении СПМ частиц Fe3O4 Взаимная ориентация магнитных моментов этих кластеров и СПМ частиц скорее всего приводит к туннелированию носителей заряда и изменению магнетосопротивления нанокомпозита Итак в нанокомпозите ПЭВП+Fe3O4 наблюдается магниторезистивный эффект а также что с увеличением размеров наночастиц Fe3O4 этот эффект ослабевает
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ НАНОКОМПОЗИТОВ МЕТОДОМ ГОРЯЧЕГО ПРЕССОВАНИЯ
(ИНСТИТУТ ФИЗИКИ НАН АЗЕРБАЙДЖАНА)
Температурно-временной режим кристаллизации образцов нанокомпозитов медленное охлаждение при βasymp4 градмин под давлением до комнатной
температурыБыстрое охлаждение при βasymp2000 градмин (laquoзакалка в жидкой азотной средеraquo)
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ (СЛЕВА) И ЕГО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ
РЕЗУЛЬТАТ (СПРАВА)
Электронная фотография (СЭМ) структуры реального
нанокомпозита ПВДФ+ 5 обFe3O4
ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНО-ВРЕМЕННОГО РЕЖИМА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) ПВДФ+Fе3O4 (б)
1 БО 2 МО
Эффект упрочнения достигается при низком содержании наночастиц наполнителя (5 об Fe3O4) и следовательно даже такого количества
наноразмерного наполнителя оказывается достаточным чтобы существенно изменить важные физические свойства материала
ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) ПВДФ+Fе3O4 (б) ДО И ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ В ПОСТОЯННОМ
МАГНИТНОМ ПОЛЕ ПОЛУЧЕННЫЕ В РЕЖИМЕ БО
1 До обработки2После обработки Действие постоянного магнитного поля приводит к
уменьшению механической прочности нанокомпозитов и уменьшение на основе ПЭВП
больше чем на основе ПВДФ
СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 И
ПВДФ+Fе3O4 ИССЛЕДОВАЛИ МЕТОДОМ АСМ МСМСЭМ (Бакинский Государственный Университет)
МИКРОСТРУКТУРА ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+10 об Fе3O4 ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ МО (слева)
ФОРМА И РАЗМЕРЫ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ
НАНОКОМПОЗИТА (справа)
Экспериментально получено размер наночастиц в зависмости от концентрации магнетита составляет от 12-28 нм
а ndashх40 000 б ndash х120 000
Количественный элементный состав шести
точечных спектров нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Энергодисперсионный
микрорентгеноспектральный анализ
(многослойное изображение) нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Исследования элементного состава фаз Это дало нам информацию о
химическом составе образца в произвольном выбранном участке
микроскопических размеров
ОБЩИЙ ВИД ЛИНИЙ РЕНТГЕНОВСКОГО СПЕКТРА ПОКАЗЫВАЮЩИХ НАЛИЧИЕ
ЭЛЕМЕНТОВ В ТОЧКЕ 7
Исследования качественного
элементного состава шести точечных
спектров установил что светлая фаза состоит в
основном из углерода кислорода и железа а темная ndash из углерода
а) б) в)
Для подтверждения элементного состава было проведено картирование распределения элеменентов по поверхности Если
наложить карты распределения химических элемнтов( а б в)
на микроструктуру
то получим что светлые фазы состоят из трех элементов С О Fe
темные только из С
МОБО
РЕЗУЛЬТАТЫ АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ (3D) ТОПОГРАФИИ УЧАСТКА ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
Установленно что в образцах полученных в режиме получения МО рельеф нанокомпозита становиться
более упорядоченным чем в образцах полученных при БО И это понижение степени кристалличности в
образцах в режиме БО можно связать мелкой кристаллической структурой
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
ер
Доказано что с изменением температурно-временного
режима кристаллизации размеры магнетита Fе3O4
увеличиваются а гистограмма значений элементов изображений
показал что среднеквадратичная шероховатость поверхности
нанокомпозита составляет 15-30 нм
МО
БО
21 нм
15 нм
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4
ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) б) в)
Концентрация магнетита
размер магнетита
5 15 нм
10 35 нм
15 62 нм
Установлено что частицы в полимерной матрице от 2 до 15 проявляют суперпарамагнитные свойства а размеры частиц изменяются от 15 ndash 65 нм Дальнейшее увеличение размеров наночастиц Fe3O4 выше 90 нм с увеличением концентрации наночастицы магнетита приводит к изменению свойств нанокомпозита те наночастицы переходит в многодоменную структуру и материал проявляет ферромагнитные свойства
ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) И ПВДФ+Fе3O4 (б) ОТ МАГНИТНОГО
ПОЛЯ ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) ПЭВП+Fe3O4 б) ПВДФ+Fe3O4
1 5 об Fe3O4
2 10 об Fe3O4
3 15 об Fe3O4
С увеличением объемного содержания магнетита Fe3O4 удельная намагниченность увеличивается и наблюдается насыщение причем величина удельной намагниченности для ПЭВП+Fe3O4 больше чем ПВДФ+Fe3O4 Предпологаем что это связано с тем что ферромагнитные наночастицы являются однодоменными и под действием внешнего постоянного магнитного поля частицы легко ориентируется Незначительное изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной анизотропии полимерной матрицы ПВДФ и ПЭВП
ПЕТЛЯ МАГНИТНОГО ГИСТЕРЕЗИСА ДЛЯ ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+20 об Fе3O4 (БО)
Как видноформа кривой перемагничевания исследуемого образца нанокомпозита характерна для ферромагнетиков Было получено что с увеличением концентрации магнетита коэрцитивная сила увеличивается и тем laquoпрочнееraquo магнитный материал удерживает остаточную намагниченность И тем ниже магнитная проницаемость
СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ ОБРАЗЦА
НАНОКОМПОЗИТА ПВДФ+Fе3O4
Кривая 1- экспериментальный результатКривая 2- теоритический расчет
Из этого рисунка видно что намагничивание образца имеет суперпарамагнитный характер
kT
HmMHM ms
3
Формула по которой произведен расчет
ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНОГО СОСТОЯНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ МЕТОДОМ МСМ КОТОРЫЕ
ПОДТВЕРДИЛИ ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ О ХАРАКТЕРЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ
( БАКИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Видна доменная структура такие распредения дают коллективные распределения частиц
ПЭВП+15 об Fe3O4 (БО)
При возникновении магнитного взаимодействия происходит отклонение от балки и в зависимости от того какие при этом действуют силы притяжения или отталкивания наблюдаются темные и светлые области на изображении из чего следует что частица является однодоменной
Изображение рельефа поверхности
отдельной частицы на поверхности
нанокомпозита и сечение через данную
частицу диаметр которого составил
порядка 85 нм
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЛИЧИН tg и ОТ ЧАСТОТЫ
1ПЭВП+5 об Fе3O4
2 ПЭВП+10 об Fе3O4
3 ПЭВП+15 об Fе3O4
Уменьшение tg и с ростом частоты объясняется с запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в поляризации те ухудшением поляризационного процесса
СОПОСТАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4 ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА
kTV
dНК
0
2max
03
11
3
2
Видно что теоретические значения диэлектрической проницаемости в зависимости от концентрации меняется линейно а экспериментальные значения меняются с экстремумом Изменение экспериментальных значений диэлектрической проницаемости нанокомпозита в зависимости от концентрации связано по нашему мнению с пороговым наполнением наполнителя
Магниторезистивный эффект для нанокомпозита ПЭВП+Fe3O4
H=0divide1kЭ со временем
При внесении нанокомпозита в постоянное магнитное поле его сопротивляемость постепенно растет а при выведении из поля значение магнетосопротивления резко падает Наблюдаемое объясняется учитывая роли ферромагнитных кластерных образований состоящих из наночастиц в окружении СПМ частиц Fe3O4 Взаимная ориентация магнитных моментов этих кластеров и СПМ частиц скорее всего приводит к туннелированию носителей заряда и изменению магнетосопротивления нанокомпозита Итак в нанокомпозите ПЭВП+Fe3O4 наблюдается магниторезистивный эффект а также что с увеличением размеров наночастиц Fe3O4 этот эффект ослабевает
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ (СЛЕВА) И ЕГО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ
РЕЗУЛЬТАТ (СПРАВА)
Электронная фотография (СЭМ) структуры реального
нанокомпозита ПВДФ+ 5 обFe3O4
ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНО-ВРЕМЕННОГО РЕЖИМА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) ПВДФ+Fе3O4 (б)
1 БО 2 МО
Эффект упрочнения достигается при низком содержании наночастиц наполнителя (5 об Fe3O4) и следовательно даже такого количества
наноразмерного наполнителя оказывается достаточным чтобы существенно изменить важные физические свойства материала
ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) ПВДФ+Fе3O4 (б) ДО И ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ В ПОСТОЯННОМ
МАГНИТНОМ ПОЛЕ ПОЛУЧЕННЫЕ В РЕЖИМЕ БО
1 До обработки2После обработки Действие постоянного магнитного поля приводит к
уменьшению механической прочности нанокомпозитов и уменьшение на основе ПЭВП
больше чем на основе ПВДФ
СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 И
ПВДФ+Fе3O4 ИССЛЕДОВАЛИ МЕТОДОМ АСМ МСМСЭМ (Бакинский Государственный Университет)
МИКРОСТРУКТУРА ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+10 об Fе3O4 ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ МО (слева)
ФОРМА И РАЗМЕРЫ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ
НАНОКОМПОЗИТА (справа)
Экспериментально получено размер наночастиц в зависмости от концентрации магнетита составляет от 12-28 нм
а ndashх40 000 б ndash х120 000
Количественный элементный состав шести
точечных спектров нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Энергодисперсионный
микрорентгеноспектральный анализ
(многослойное изображение) нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Исследования элементного состава фаз Это дало нам информацию о
химическом составе образца в произвольном выбранном участке
микроскопических размеров
ОБЩИЙ ВИД ЛИНИЙ РЕНТГЕНОВСКОГО СПЕКТРА ПОКАЗЫВАЮЩИХ НАЛИЧИЕ
ЭЛЕМЕНТОВ В ТОЧКЕ 7
Исследования качественного
элементного состава шести точечных
спектров установил что светлая фаза состоит в
основном из углерода кислорода и железа а темная ndash из углерода
а) б) в)
Для подтверждения элементного состава было проведено картирование распределения элеменентов по поверхности Если
наложить карты распределения химических элемнтов( а б в)
на микроструктуру
то получим что светлые фазы состоят из трех элементов С О Fe
темные только из С
МОБО
РЕЗУЛЬТАТЫ АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ (3D) ТОПОГРАФИИ УЧАСТКА ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
Установленно что в образцах полученных в режиме получения МО рельеф нанокомпозита становиться
более упорядоченным чем в образцах полученных при БО И это понижение степени кристалличности в
образцах в режиме БО можно связать мелкой кристаллической структурой
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
ер
Доказано что с изменением температурно-временного
режима кристаллизации размеры магнетита Fе3O4
увеличиваются а гистограмма значений элементов изображений
показал что среднеквадратичная шероховатость поверхности
нанокомпозита составляет 15-30 нм
МО
БО
21 нм
15 нм
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4
ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) б) в)
Концентрация магнетита
размер магнетита
5 15 нм
10 35 нм
15 62 нм
Установлено что частицы в полимерной матрице от 2 до 15 проявляют суперпарамагнитные свойства а размеры частиц изменяются от 15 ndash 65 нм Дальнейшее увеличение размеров наночастиц Fe3O4 выше 90 нм с увеличением концентрации наночастицы магнетита приводит к изменению свойств нанокомпозита те наночастицы переходит в многодоменную структуру и материал проявляет ферромагнитные свойства
ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) И ПВДФ+Fе3O4 (б) ОТ МАГНИТНОГО
ПОЛЯ ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) ПЭВП+Fe3O4 б) ПВДФ+Fe3O4
1 5 об Fe3O4
2 10 об Fe3O4
3 15 об Fe3O4
С увеличением объемного содержания магнетита Fe3O4 удельная намагниченность увеличивается и наблюдается насыщение причем величина удельной намагниченности для ПЭВП+Fe3O4 больше чем ПВДФ+Fe3O4 Предпологаем что это связано с тем что ферромагнитные наночастицы являются однодоменными и под действием внешнего постоянного магнитного поля частицы легко ориентируется Незначительное изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной анизотропии полимерной матрицы ПВДФ и ПЭВП
ПЕТЛЯ МАГНИТНОГО ГИСТЕРЕЗИСА ДЛЯ ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+20 об Fе3O4 (БО)
Как видноформа кривой перемагничевания исследуемого образца нанокомпозита характерна для ферромагнетиков Было получено что с увеличением концентрации магнетита коэрцитивная сила увеличивается и тем laquoпрочнееraquo магнитный материал удерживает остаточную намагниченность И тем ниже магнитная проницаемость
СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ ОБРАЗЦА
НАНОКОМПОЗИТА ПВДФ+Fе3O4
Кривая 1- экспериментальный результатКривая 2- теоритический расчет
Из этого рисунка видно что намагничивание образца имеет суперпарамагнитный характер
kT
HmMHM ms
3
Формула по которой произведен расчет
ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНОГО СОСТОЯНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ МЕТОДОМ МСМ КОТОРЫЕ
ПОДТВЕРДИЛИ ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ О ХАРАКТЕРЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ
( БАКИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Видна доменная структура такие распредения дают коллективные распределения частиц
ПЭВП+15 об Fe3O4 (БО)
При возникновении магнитного взаимодействия происходит отклонение от балки и в зависимости от того какие при этом действуют силы притяжения или отталкивания наблюдаются темные и светлые области на изображении из чего следует что частица является однодоменной
Изображение рельефа поверхности
отдельной частицы на поверхности
нанокомпозита и сечение через данную
частицу диаметр которого составил
порядка 85 нм
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЛИЧИН tg и ОТ ЧАСТОТЫ
1ПЭВП+5 об Fе3O4
2 ПЭВП+10 об Fе3O4
3 ПЭВП+15 об Fе3O4
Уменьшение tg и с ростом частоты объясняется с запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в поляризации те ухудшением поляризационного процесса
СОПОСТАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4 ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА
kTV
dНК
0
2max
03
11
3
2
Видно что теоретические значения диэлектрической проницаемости в зависимости от концентрации меняется линейно а экспериментальные значения меняются с экстремумом Изменение экспериментальных значений диэлектрической проницаемости нанокомпозита в зависимости от концентрации связано по нашему мнению с пороговым наполнением наполнителя
Магниторезистивный эффект для нанокомпозита ПЭВП+Fe3O4
H=0divide1kЭ со временем
При внесении нанокомпозита в постоянное магнитное поле его сопротивляемость постепенно растет а при выведении из поля значение магнетосопротивления резко падает Наблюдаемое объясняется учитывая роли ферромагнитных кластерных образований состоящих из наночастиц в окружении СПМ частиц Fe3O4 Взаимная ориентация магнитных моментов этих кластеров и СПМ частиц скорее всего приводит к туннелированию носителей заряда и изменению магнетосопротивления нанокомпозита Итак в нанокомпозите ПЭВП+Fe3O4 наблюдается магниторезистивный эффект а также что с увеличением размеров наночастиц Fe3O4 этот эффект ослабевает
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНО-ВРЕМЕННОГО РЕЖИМА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) ПВДФ+Fе3O4 (б)
1 БО 2 МО
Эффект упрочнения достигается при низком содержании наночастиц наполнителя (5 об Fe3O4) и следовательно даже такого количества
наноразмерного наполнителя оказывается достаточным чтобы существенно изменить важные физические свойства материала
ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) ПВДФ+Fе3O4 (б) ДО И ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ В ПОСТОЯННОМ
МАГНИТНОМ ПОЛЕ ПОЛУЧЕННЫЕ В РЕЖИМЕ БО
1 До обработки2После обработки Действие постоянного магнитного поля приводит к
уменьшению механической прочности нанокомпозитов и уменьшение на основе ПЭВП
больше чем на основе ПВДФ
СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 И
ПВДФ+Fе3O4 ИССЛЕДОВАЛИ МЕТОДОМ АСМ МСМСЭМ (Бакинский Государственный Университет)
МИКРОСТРУКТУРА ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+10 об Fе3O4 ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ МО (слева)
ФОРМА И РАЗМЕРЫ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ
НАНОКОМПОЗИТА (справа)
Экспериментально получено размер наночастиц в зависмости от концентрации магнетита составляет от 12-28 нм
а ndashх40 000 б ndash х120 000
Количественный элементный состав шести
точечных спектров нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Энергодисперсионный
микрорентгеноспектральный анализ
(многослойное изображение) нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Исследования элементного состава фаз Это дало нам информацию о
химическом составе образца в произвольном выбранном участке
микроскопических размеров
ОБЩИЙ ВИД ЛИНИЙ РЕНТГЕНОВСКОГО СПЕКТРА ПОКАЗЫВАЮЩИХ НАЛИЧИЕ
ЭЛЕМЕНТОВ В ТОЧКЕ 7
Исследования качественного
элементного состава шести точечных
спектров установил что светлая фаза состоит в
основном из углерода кислорода и железа а темная ndash из углерода
а) б) в)
Для подтверждения элементного состава было проведено картирование распределения элеменентов по поверхности Если
наложить карты распределения химических элемнтов( а б в)
на микроструктуру
то получим что светлые фазы состоят из трех элементов С О Fe
темные только из С
МОБО
РЕЗУЛЬТАТЫ АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ (3D) ТОПОГРАФИИ УЧАСТКА ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
Установленно что в образцах полученных в режиме получения МО рельеф нанокомпозита становиться
более упорядоченным чем в образцах полученных при БО И это понижение степени кристалличности в
образцах в режиме БО можно связать мелкой кристаллической структурой
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
ер
Доказано что с изменением температурно-временного
режима кристаллизации размеры магнетита Fе3O4
увеличиваются а гистограмма значений элементов изображений
показал что среднеквадратичная шероховатость поверхности
нанокомпозита составляет 15-30 нм
МО
БО
21 нм
15 нм
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4
ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) б) в)
Концентрация магнетита
размер магнетита
5 15 нм
10 35 нм
15 62 нм
Установлено что частицы в полимерной матрице от 2 до 15 проявляют суперпарамагнитные свойства а размеры частиц изменяются от 15 ndash 65 нм Дальнейшее увеличение размеров наночастиц Fe3O4 выше 90 нм с увеличением концентрации наночастицы магнетита приводит к изменению свойств нанокомпозита те наночастицы переходит в многодоменную структуру и материал проявляет ферромагнитные свойства
ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) И ПВДФ+Fе3O4 (б) ОТ МАГНИТНОГО
ПОЛЯ ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) ПЭВП+Fe3O4 б) ПВДФ+Fe3O4
1 5 об Fe3O4
2 10 об Fe3O4
3 15 об Fe3O4
С увеличением объемного содержания магнетита Fe3O4 удельная намагниченность увеличивается и наблюдается насыщение причем величина удельной намагниченности для ПЭВП+Fe3O4 больше чем ПВДФ+Fe3O4 Предпологаем что это связано с тем что ферромагнитные наночастицы являются однодоменными и под действием внешнего постоянного магнитного поля частицы легко ориентируется Незначительное изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной анизотропии полимерной матрицы ПВДФ и ПЭВП
ПЕТЛЯ МАГНИТНОГО ГИСТЕРЕЗИСА ДЛЯ ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+20 об Fе3O4 (БО)
Как видноформа кривой перемагничевания исследуемого образца нанокомпозита характерна для ферромагнетиков Было получено что с увеличением концентрации магнетита коэрцитивная сила увеличивается и тем laquoпрочнееraquo магнитный материал удерживает остаточную намагниченность И тем ниже магнитная проницаемость
СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ ОБРАЗЦА
НАНОКОМПОЗИТА ПВДФ+Fе3O4
Кривая 1- экспериментальный результатКривая 2- теоритический расчет
Из этого рисунка видно что намагничивание образца имеет суперпарамагнитный характер
kT
HmMHM ms
3
Формула по которой произведен расчет
ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНОГО СОСТОЯНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ МЕТОДОМ МСМ КОТОРЫЕ
ПОДТВЕРДИЛИ ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ О ХАРАКТЕРЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ
( БАКИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Видна доменная структура такие распредения дают коллективные распределения частиц
ПЭВП+15 об Fe3O4 (БО)
При возникновении магнитного взаимодействия происходит отклонение от балки и в зависимости от того какие при этом действуют силы притяжения или отталкивания наблюдаются темные и светлые области на изображении из чего следует что частица является однодоменной
Изображение рельефа поверхности
отдельной частицы на поверхности
нанокомпозита и сечение через данную
частицу диаметр которого составил
порядка 85 нм
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЛИЧИН tg и ОТ ЧАСТОТЫ
1ПЭВП+5 об Fе3O4
2 ПЭВП+10 об Fе3O4
3 ПЭВП+15 об Fе3O4
Уменьшение tg и с ростом частоты объясняется с запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в поляризации те ухудшением поляризационного процесса
СОПОСТАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4 ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА
kTV
dНК
0
2max
03
11
3
2
Видно что теоретические значения диэлектрической проницаемости в зависимости от концентрации меняется линейно а экспериментальные значения меняются с экстремумом Изменение экспериментальных значений диэлектрической проницаемости нанокомпозита в зависимости от концентрации связано по нашему мнению с пороговым наполнением наполнителя
Магниторезистивный эффект для нанокомпозита ПЭВП+Fe3O4
H=0divide1kЭ со временем
При внесении нанокомпозита в постоянное магнитное поле его сопротивляемость постепенно растет а при выведении из поля значение магнетосопротивления резко падает Наблюдаемое объясняется учитывая роли ферромагнитных кластерных образований состоящих из наночастиц в окружении СПМ частиц Fe3O4 Взаимная ориентация магнитных моментов этих кластеров и СПМ частиц скорее всего приводит к туннелированию носителей заряда и изменению магнетосопротивления нанокомпозита Итак в нанокомпозите ПЭВП+Fe3O4 наблюдается магниторезистивный эффект а также что с увеличением размеров наночастиц Fe3O4 этот эффект ослабевает
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) ПВДФ+Fе3O4 (б) ДО И ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ В ПОСТОЯННОМ
МАГНИТНОМ ПОЛЕ ПОЛУЧЕННЫЕ В РЕЖИМЕ БО
1 До обработки2После обработки Действие постоянного магнитного поля приводит к
уменьшению механической прочности нанокомпозитов и уменьшение на основе ПЭВП
больше чем на основе ПВДФ
СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 И
ПВДФ+Fе3O4 ИССЛЕДОВАЛИ МЕТОДОМ АСМ МСМСЭМ (Бакинский Государственный Университет)
МИКРОСТРУКТУРА ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+10 об Fе3O4 ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ МО (слева)
ФОРМА И РАЗМЕРЫ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ
НАНОКОМПОЗИТА (справа)
Экспериментально получено размер наночастиц в зависмости от концентрации магнетита составляет от 12-28 нм
а ndashх40 000 б ndash х120 000
Количественный элементный состав шести
точечных спектров нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Энергодисперсионный
микрорентгеноспектральный анализ
(многослойное изображение) нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Исследования элементного состава фаз Это дало нам информацию о
химическом составе образца в произвольном выбранном участке
микроскопических размеров
ОБЩИЙ ВИД ЛИНИЙ РЕНТГЕНОВСКОГО СПЕКТРА ПОКАЗЫВАЮЩИХ НАЛИЧИЕ
ЭЛЕМЕНТОВ В ТОЧКЕ 7
Исследования качественного
элементного состава шести точечных
спектров установил что светлая фаза состоит в
основном из углерода кислорода и железа а темная ndash из углерода
а) б) в)
Для подтверждения элементного состава было проведено картирование распределения элеменентов по поверхности Если
наложить карты распределения химических элемнтов( а б в)
на микроструктуру
то получим что светлые фазы состоят из трех элементов С О Fe
темные только из С
МОБО
РЕЗУЛЬТАТЫ АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ (3D) ТОПОГРАФИИ УЧАСТКА ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
Установленно что в образцах полученных в режиме получения МО рельеф нанокомпозита становиться
более упорядоченным чем в образцах полученных при БО И это понижение степени кристалличности в
образцах в режиме БО можно связать мелкой кристаллической структурой
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
ер
Доказано что с изменением температурно-временного
режима кристаллизации размеры магнетита Fе3O4
увеличиваются а гистограмма значений элементов изображений
показал что среднеквадратичная шероховатость поверхности
нанокомпозита составляет 15-30 нм
МО
БО
21 нм
15 нм
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4
ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) б) в)
Концентрация магнетита
размер магнетита
5 15 нм
10 35 нм
15 62 нм
Установлено что частицы в полимерной матрице от 2 до 15 проявляют суперпарамагнитные свойства а размеры частиц изменяются от 15 ndash 65 нм Дальнейшее увеличение размеров наночастиц Fe3O4 выше 90 нм с увеличением концентрации наночастицы магнетита приводит к изменению свойств нанокомпозита те наночастицы переходит в многодоменную структуру и материал проявляет ферромагнитные свойства
ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) И ПВДФ+Fе3O4 (б) ОТ МАГНИТНОГО
ПОЛЯ ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) ПЭВП+Fe3O4 б) ПВДФ+Fe3O4
1 5 об Fe3O4
2 10 об Fe3O4
3 15 об Fe3O4
С увеличением объемного содержания магнетита Fe3O4 удельная намагниченность увеличивается и наблюдается насыщение причем величина удельной намагниченности для ПЭВП+Fe3O4 больше чем ПВДФ+Fe3O4 Предпологаем что это связано с тем что ферромагнитные наночастицы являются однодоменными и под действием внешнего постоянного магнитного поля частицы легко ориентируется Незначительное изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной анизотропии полимерной матрицы ПВДФ и ПЭВП
ПЕТЛЯ МАГНИТНОГО ГИСТЕРЕЗИСА ДЛЯ ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+20 об Fе3O4 (БО)
Как видноформа кривой перемагничевания исследуемого образца нанокомпозита характерна для ферромагнетиков Было получено что с увеличением концентрации магнетита коэрцитивная сила увеличивается и тем laquoпрочнееraquo магнитный материал удерживает остаточную намагниченность И тем ниже магнитная проницаемость
СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ ОБРАЗЦА
НАНОКОМПОЗИТА ПВДФ+Fе3O4
Кривая 1- экспериментальный результатКривая 2- теоритический расчет
Из этого рисунка видно что намагничивание образца имеет суперпарамагнитный характер
kT
HmMHM ms
3
Формула по которой произведен расчет
ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНОГО СОСТОЯНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ МЕТОДОМ МСМ КОТОРЫЕ
ПОДТВЕРДИЛИ ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ О ХАРАКТЕРЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ
( БАКИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Видна доменная структура такие распредения дают коллективные распределения частиц
ПЭВП+15 об Fe3O4 (БО)
При возникновении магнитного взаимодействия происходит отклонение от балки и в зависимости от того какие при этом действуют силы притяжения или отталкивания наблюдаются темные и светлые области на изображении из чего следует что частица является однодоменной
Изображение рельефа поверхности
отдельной частицы на поверхности
нанокомпозита и сечение через данную
частицу диаметр которого составил
порядка 85 нм
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЛИЧИН tg и ОТ ЧАСТОТЫ
1ПЭВП+5 об Fе3O4
2 ПЭВП+10 об Fе3O4
3 ПЭВП+15 об Fе3O4
Уменьшение tg и с ростом частоты объясняется с запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в поляризации те ухудшением поляризационного процесса
СОПОСТАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4 ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА
kTV
dНК
0
2max
03
11
3
2
Видно что теоретические значения диэлектрической проницаемости в зависимости от концентрации меняется линейно а экспериментальные значения меняются с экстремумом Изменение экспериментальных значений диэлектрической проницаемости нанокомпозита в зависимости от концентрации связано по нашему мнению с пороговым наполнением наполнителя
Магниторезистивный эффект для нанокомпозита ПЭВП+Fe3O4
H=0divide1kЭ со временем
При внесении нанокомпозита в постоянное магнитное поле его сопротивляемость постепенно растет а при выведении из поля значение магнетосопротивления резко падает Наблюдаемое объясняется учитывая роли ферромагнитных кластерных образований состоящих из наночастиц в окружении СПМ частиц Fe3O4 Взаимная ориентация магнитных моментов этих кластеров и СПМ частиц скорее всего приводит к туннелированию носителей заряда и изменению магнетосопротивления нанокомпозита Итак в нанокомпозите ПЭВП+Fe3O4 наблюдается магниторезистивный эффект а также что с увеличением размеров наночастиц Fe3O4 этот эффект ослабевает
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 И
ПВДФ+Fе3O4 ИССЛЕДОВАЛИ МЕТОДОМ АСМ МСМСЭМ (Бакинский Государственный Университет)
МИКРОСТРУКТУРА ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+10 об Fе3O4 ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ МО (слева)
ФОРМА И РАЗМЕРЫ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ
НАНОКОМПОЗИТА (справа)
Экспериментально получено размер наночастиц в зависмости от концентрации магнетита составляет от 12-28 нм
а ndashх40 000 б ndash х120 000
Количественный элементный состав шести
точечных спектров нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Энергодисперсионный
микрорентгеноспектральный анализ
(многослойное изображение) нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Исследования элементного состава фаз Это дало нам информацию о
химическом составе образца в произвольном выбранном участке
микроскопических размеров
ОБЩИЙ ВИД ЛИНИЙ РЕНТГЕНОВСКОГО СПЕКТРА ПОКАЗЫВАЮЩИХ НАЛИЧИЕ
ЭЛЕМЕНТОВ В ТОЧКЕ 7
Исследования качественного
элементного состава шести точечных
спектров установил что светлая фаза состоит в
основном из углерода кислорода и железа а темная ndash из углерода
а) б) в)
Для подтверждения элементного состава было проведено картирование распределения элеменентов по поверхности Если
наложить карты распределения химических элемнтов( а б в)
на микроструктуру
то получим что светлые фазы состоят из трех элементов С О Fe
темные только из С
МОБО
РЕЗУЛЬТАТЫ АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ (3D) ТОПОГРАФИИ УЧАСТКА ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
Установленно что в образцах полученных в режиме получения МО рельеф нанокомпозита становиться
более упорядоченным чем в образцах полученных при БО И это понижение степени кристалличности в
образцах в режиме БО можно связать мелкой кристаллической структурой
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
ер
Доказано что с изменением температурно-временного
режима кристаллизации размеры магнетита Fе3O4
увеличиваются а гистограмма значений элементов изображений
показал что среднеквадратичная шероховатость поверхности
нанокомпозита составляет 15-30 нм
МО
БО
21 нм
15 нм
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4
ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) б) в)
Концентрация магнетита
размер магнетита
5 15 нм
10 35 нм
15 62 нм
Установлено что частицы в полимерной матрице от 2 до 15 проявляют суперпарамагнитные свойства а размеры частиц изменяются от 15 ndash 65 нм Дальнейшее увеличение размеров наночастиц Fe3O4 выше 90 нм с увеличением концентрации наночастицы магнетита приводит к изменению свойств нанокомпозита те наночастицы переходит в многодоменную структуру и материал проявляет ферромагнитные свойства
ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) И ПВДФ+Fе3O4 (б) ОТ МАГНИТНОГО
ПОЛЯ ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) ПЭВП+Fe3O4 б) ПВДФ+Fe3O4
1 5 об Fe3O4
2 10 об Fe3O4
3 15 об Fe3O4
С увеличением объемного содержания магнетита Fe3O4 удельная намагниченность увеличивается и наблюдается насыщение причем величина удельной намагниченности для ПЭВП+Fe3O4 больше чем ПВДФ+Fe3O4 Предпологаем что это связано с тем что ферромагнитные наночастицы являются однодоменными и под действием внешнего постоянного магнитного поля частицы легко ориентируется Незначительное изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной анизотропии полимерной матрицы ПВДФ и ПЭВП
ПЕТЛЯ МАГНИТНОГО ГИСТЕРЕЗИСА ДЛЯ ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+20 об Fе3O4 (БО)
Как видноформа кривой перемагничевания исследуемого образца нанокомпозита характерна для ферромагнетиков Было получено что с увеличением концентрации магнетита коэрцитивная сила увеличивается и тем laquoпрочнееraquo магнитный материал удерживает остаточную намагниченность И тем ниже магнитная проницаемость
СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ ОБРАЗЦА
НАНОКОМПОЗИТА ПВДФ+Fе3O4
Кривая 1- экспериментальный результатКривая 2- теоритический расчет
Из этого рисунка видно что намагничивание образца имеет суперпарамагнитный характер
kT
HmMHM ms
3
Формула по которой произведен расчет
ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНОГО СОСТОЯНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ МЕТОДОМ МСМ КОТОРЫЕ
ПОДТВЕРДИЛИ ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ О ХАРАКТЕРЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ
( БАКИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Видна доменная структура такие распредения дают коллективные распределения частиц
ПЭВП+15 об Fe3O4 (БО)
При возникновении магнитного взаимодействия происходит отклонение от балки и в зависимости от того какие при этом действуют силы притяжения или отталкивания наблюдаются темные и светлые области на изображении из чего следует что частица является однодоменной
Изображение рельефа поверхности
отдельной частицы на поверхности
нанокомпозита и сечение через данную
частицу диаметр которого составил
порядка 85 нм
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЛИЧИН tg и ОТ ЧАСТОТЫ
1ПЭВП+5 об Fе3O4
2 ПЭВП+10 об Fе3O4
3 ПЭВП+15 об Fе3O4
Уменьшение tg и с ростом частоты объясняется с запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в поляризации те ухудшением поляризационного процесса
СОПОСТАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4 ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА
kTV
dНК
0
2max
03
11
3
2
Видно что теоретические значения диэлектрической проницаемости в зависимости от концентрации меняется линейно а экспериментальные значения меняются с экстремумом Изменение экспериментальных значений диэлектрической проницаемости нанокомпозита в зависимости от концентрации связано по нашему мнению с пороговым наполнением наполнителя
Магниторезистивный эффект для нанокомпозита ПЭВП+Fe3O4
H=0divide1kЭ со временем
При внесении нанокомпозита в постоянное магнитное поле его сопротивляемость постепенно растет а при выведении из поля значение магнетосопротивления резко падает Наблюдаемое объясняется учитывая роли ферромагнитных кластерных образований состоящих из наночастиц в окружении СПМ частиц Fe3O4 Взаимная ориентация магнитных моментов этих кластеров и СПМ частиц скорее всего приводит к туннелированию носителей заряда и изменению магнетосопротивления нанокомпозита Итак в нанокомпозите ПЭВП+Fe3O4 наблюдается магниторезистивный эффект а также что с увеличением размеров наночастиц Fe3O4 этот эффект ослабевает
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
МИКРОСТРУКТУРА ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+10 об Fе3O4 ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ МО (слева)
ФОРМА И РАЗМЕРЫ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ
НАНОКОМПОЗИТА (справа)
Экспериментально получено размер наночастиц в зависмости от концентрации магнетита составляет от 12-28 нм
а ndashх40 000 б ndash х120 000
Количественный элементный состав шести
точечных спектров нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Энергодисперсионный
микрорентгеноспектральный анализ
(многослойное изображение) нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Исследования элементного состава фаз Это дало нам информацию о
химическом составе образца в произвольном выбранном участке
микроскопических размеров
ОБЩИЙ ВИД ЛИНИЙ РЕНТГЕНОВСКОГО СПЕКТРА ПОКАЗЫВАЮЩИХ НАЛИЧИЕ
ЭЛЕМЕНТОВ В ТОЧКЕ 7
Исследования качественного
элементного состава шести точечных
спектров установил что светлая фаза состоит в
основном из углерода кислорода и железа а темная ndash из углерода
а) б) в)
Для подтверждения элементного состава было проведено картирование распределения элеменентов по поверхности Если
наложить карты распределения химических элемнтов( а б в)
на микроструктуру
то получим что светлые фазы состоят из трех элементов С О Fe
темные только из С
МОБО
РЕЗУЛЬТАТЫ АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ (3D) ТОПОГРАФИИ УЧАСТКА ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
Установленно что в образцах полученных в режиме получения МО рельеф нанокомпозита становиться
более упорядоченным чем в образцах полученных при БО И это понижение степени кристалличности в
образцах в режиме БО можно связать мелкой кристаллической структурой
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
ер
Доказано что с изменением температурно-временного
режима кристаллизации размеры магнетита Fе3O4
увеличиваются а гистограмма значений элементов изображений
показал что среднеквадратичная шероховатость поверхности
нанокомпозита составляет 15-30 нм
МО
БО
21 нм
15 нм
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4
ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) б) в)
Концентрация магнетита
размер магнетита
5 15 нм
10 35 нм
15 62 нм
Установлено что частицы в полимерной матрице от 2 до 15 проявляют суперпарамагнитные свойства а размеры частиц изменяются от 15 ndash 65 нм Дальнейшее увеличение размеров наночастиц Fe3O4 выше 90 нм с увеличением концентрации наночастицы магнетита приводит к изменению свойств нанокомпозита те наночастицы переходит в многодоменную структуру и материал проявляет ферромагнитные свойства
ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) И ПВДФ+Fе3O4 (б) ОТ МАГНИТНОГО
ПОЛЯ ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) ПЭВП+Fe3O4 б) ПВДФ+Fe3O4
1 5 об Fe3O4
2 10 об Fe3O4
3 15 об Fe3O4
С увеличением объемного содержания магнетита Fe3O4 удельная намагниченность увеличивается и наблюдается насыщение причем величина удельной намагниченности для ПЭВП+Fe3O4 больше чем ПВДФ+Fe3O4 Предпологаем что это связано с тем что ферромагнитные наночастицы являются однодоменными и под действием внешнего постоянного магнитного поля частицы легко ориентируется Незначительное изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной анизотропии полимерной матрицы ПВДФ и ПЭВП
ПЕТЛЯ МАГНИТНОГО ГИСТЕРЕЗИСА ДЛЯ ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+20 об Fе3O4 (БО)
Как видноформа кривой перемагничевания исследуемого образца нанокомпозита характерна для ферромагнетиков Было получено что с увеличением концентрации магнетита коэрцитивная сила увеличивается и тем laquoпрочнееraquo магнитный материал удерживает остаточную намагниченность И тем ниже магнитная проницаемость
СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ ОБРАЗЦА
НАНОКОМПОЗИТА ПВДФ+Fе3O4
Кривая 1- экспериментальный результатКривая 2- теоритический расчет
Из этого рисунка видно что намагничивание образца имеет суперпарамагнитный характер
kT
HmMHM ms
3
Формула по которой произведен расчет
ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНОГО СОСТОЯНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ МЕТОДОМ МСМ КОТОРЫЕ
ПОДТВЕРДИЛИ ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ О ХАРАКТЕРЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ
( БАКИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Видна доменная структура такие распредения дают коллективные распределения частиц
ПЭВП+15 об Fe3O4 (БО)
При возникновении магнитного взаимодействия происходит отклонение от балки и в зависимости от того какие при этом действуют силы притяжения или отталкивания наблюдаются темные и светлые области на изображении из чего следует что частица является однодоменной
Изображение рельефа поверхности
отдельной частицы на поверхности
нанокомпозита и сечение через данную
частицу диаметр которого составил
порядка 85 нм
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЛИЧИН tg и ОТ ЧАСТОТЫ
1ПЭВП+5 об Fе3O4
2 ПЭВП+10 об Fе3O4
3 ПЭВП+15 об Fе3O4
Уменьшение tg и с ростом частоты объясняется с запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в поляризации те ухудшением поляризационного процесса
СОПОСТАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4 ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА
kTV
dНК
0
2max
03
11
3
2
Видно что теоретические значения диэлектрической проницаемости в зависимости от концентрации меняется линейно а экспериментальные значения меняются с экстремумом Изменение экспериментальных значений диэлектрической проницаемости нанокомпозита в зависимости от концентрации связано по нашему мнению с пороговым наполнением наполнителя
Магниторезистивный эффект для нанокомпозита ПЭВП+Fe3O4
H=0divide1kЭ со временем
При внесении нанокомпозита в постоянное магнитное поле его сопротивляемость постепенно растет а при выведении из поля значение магнетосопротивления резко падает Наблюдаемое объясняется учитывая роли ферромагнитных кластерных образований состоящих из наночастиц в окружении СПМ частиц Fe3O4 Взаимная ориентация магнитных моментов этих кластеров и СПМ частиц скорее всего приводит к туннелированию носителей заряда и изменению магнетосопротивления нанокомпозита Итак в нанокомпозите ПЭВП+Fe3O4 наблюдается магниторезистивный эффект а также что с увеличением размеров наночастиц Fe3O4 этот эффект ослабевает
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
Количественный элементный состав шести
точечных спектров нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Энергодисперсионный
микрорентгеноспектральный анализ
(многослойное изображение) нанокомпозита
ПЭВП+10 об Fe3O4 (МО)
Исследования элементного состава фаз Это дало нам информацию о
химическом составе образца в произвольном выбранном участке
микроскопических размеров
ОБЩИЙ ВИД ЛИНИЙ РЕНТГЕНОВСКОГО СПЕКТРА ПОКАЗЫВАЮЩИХ НАЛИЧИЕ
ЭЛЕМЕНТОВ В ТОЧКЕ 7
Исследования качественного
элементного состава шести точечных
спектров установил что светлая фаза состоит в
основном из углерода кислорода и железа а темная ndash из углерода
а) б) в)
Для подтверждения элементного состава было проведено картирование распределения элеменентов по поверхности Если
наложить карты распределения химических элемнтов( а б в)
на микроструктуру
то получим что светлые фазы состоят из трех элементов С О Fe
темные только из С
МОБО
РЕЗУЛЬТАТЫ АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ (3D) ТОПОГРАФИИ УЧАСТКА ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
Установленно что в образцах полученных в режиме получения МО рельеф нанокомпозита становиться
более упорядоченным чем в образцах полученных при БО И это понижение степени кристалличности в
образцах в режиме БО можно связать мелкой кристаллической структурой
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
ер
Доказано что с изменением температурно-временного
режима кристаллизации размеры магнетита Fе3O4
увеличиваются а гистограмма значений элементов изображений
показал что среднеквадратичная шероховатость поверхности
нанокомпозита составляет 15-30 нм
МО
БО
21 нм
15 нм
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4
ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) б) в)
Концентрация магнетита
размер магнетита
5 15 нм
10 35 нм
15 62 нм
Установлено что частицы в полимерной матрице от 2 до 15 проявляют суперпарамагнитные свойства а размеры частиц изменяются от 15 ndash 65 нм Дальнейшее увеличение размеров наночастиц Fe3O4 выше 90 нм с увеличением концентрации наночастицы магнетита приводит к изменению свойств нанокомпозита те наночастицы переходит в многодоменную структуру и материал проявляет ферромагнитные свойства
ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) И ПВДФ+Fе3O4 (б) ОТ МАГНИТНОГО
ПОЛЯ ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) ПЭВП+Fe3O4 б) ПВДФ+Fe3O4
1 5 об Fe3O4
2 10 об Fe3O4
3 15 об Fe3O4
С увеличением объемного содержания магнетита Fe3O4 удельная намагниченность увеличивается и наблюдается насыщение причем величина удельной намагниченности для ПЭВП+Fe3O4 больше чем ПВДФ+Fe3O4 Предпологаем что это связано с тем что ферромагнитные наночастицы являются однодоменными и под действием внешнего постоянного магнитного поля частицы легко ориентируется Незначительное изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной анизотропии полимерной матрицы ПВДФ и ПЭВП
ПЕТЛЯ МАГНИТНОГО ГИСТЕРЕЗИСА ДЛЯ ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+20 об Fе3O4 (БО)
Как видноформа кривой перемагничевания исследуемого образца нанокомпозита характерна для ферромагнетиков Было получено что с увеличением концентрации магнетита коэрцитивная сила увеличивается и тем laquoпрочнееraquo магнитный материал удерживает остаточную намагниченность И тем ниже магнитная проницаемость
СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ ОБРАЗЦА
НАНОКОМПОЗИТА ПВДФ+Fе3O4
Кривая 1- экспериментальный результатКривая 2- теоритический расчет
Из этого рисунка видно что намагничивание образца имеет суперпарамагнитный характер
kT
HmMHM ms
3
Формула по которой произведен расчет
ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНОГО СОСТОЯНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ МЕТОДОМ МСМ КОТОРЫЕ
ПОДТВЕРДИЛИ ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ О ХАРАКТЕРЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ
( БАКИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Видна доменная структура такие распредения дают коллективные распределения частиц
ПЭВП+15 об Fe3O4 (БО)
При возникновении магнитного взаимодействия происходит отклонение от балки и в зависимости от того какие при этом действуют силы притяжения или отталкивания наблюдаются темные и светлые области на изображении из чего следует что частица является однодоменной
Изображение рельефа поверхности
отдельной частицы на поверхности
нанокомпозита и сечение через данную
частицу диаметр которого составил
порядка 85 нм
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЛИЧИН tg и ОТ ЧАСТОТЫ
1ПЭВП+5 об Fе3O4
2 ПЭВП+10 об Fе3O4
3 ПЭВП+15 об Fе3O4
Уменьшение tg и с ростом частоты объясняется с запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в поляризации те ухудшением поляризационного процесса
СОПОСТАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4 ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА
kTV
dНК
0
2max
03
11
3
2
Видно что теоретические значения диэлектрической проницаемости в зависимости от концентрации меняется линейно а экспериментальные значения меняются с экстремумом Изменение экспериментальных значений диэлектрической проницаемости нанокомпозита в зависимости от концентрации связано по нашему мнению с пороговым наполнением наполнителя
Магниторезистивный эффект для нанокомпозита ПЭВП+Fe3O4
H=0divide1kЭ со временем
При внесении нанокомпозита в постоянное магнитное поле его сопротивляемость постепенно растет а при выведении из поля значение магнетосопротивления резко падает Наблюдаемое объясняется учитывая роли ферромагнитных кластерных образований состоящих из наночастиц в окружении СПМ частиц Fe3O4 Взаимная ориентация магнитных моментов этих кластеров и СПМ частиц скорее всего приводит к туннелированию носителей заряда и изменению магнетосопротивления нанокомпозита Итак в нанокомпозите ПЭВП+Fe3O4 наблюдается магниторезистивный эффект а также что с увеличением размеров наночастиц Fe3O4 этот эффект ослабевает
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
ОБЩИЙ ВИД ЛИНИЙ РЕНТГЕНОВСКОГО СПЕКТРА ПОКАЗЫВАЮЩИХ НАЛИЧИЕ
ЭЛЕМЕНТОВ В ТОЧКЕ 7
Исследования качественного
элементного состава шести точечных
спектров установил что светлая фаза состоит в
основном из углерода кислорода и железа а темная ndash из углерода
а) б) в)
Для подтверждения элементного состава было проведено картирование распределения элеменентов по поверхности Если
наложить карты распределения химических элемнтов( а б в)
на микроструктуру
то получим что светлые фазы состоят из трех элементов С О Fe
темные только из С
МОБО
РЕЗУЛЬТАТЫ АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ (3D) ТОПОГРАФИИ УЧАСТКА ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
Установленно что в образцах полученных в режиме получения МО рельеф нанокомпозита становиться
более упорядоченным чем в образцах полученных при БО И это понижение степени кристалличности в
образцах в режиме БО можно связать мелкой кристаллической структурой
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
ер
Доказано что с изменением температурно-временного
режима кристаллизации размеры магнетита Fе3O4
увеличиваются а гистограмма значений элементов изображений
показал что среднеквадратичная шероховатость поверхности
нанокомпозита составляет 15-30 нм
МО
БО
21 нм
15 нм
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4
ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) б) в)
Концентрация магнетита
размер магнетита
5 15 нм
10 35 нм
15 62 нм
Установлено что частицы в полимерной матрице от 2 до 15 проявляют суперпарамагнитные свойства а размеры частиц изменяются от 15 ndash 65 нм Дальнейшее увеличение размеров наночастиц Fe3O4 выше 90 нм с увеличением концентрации наночастицы магнетита приводит к изменению свойств нанокомпозита те наночастицы переходит в многодоменную структуру и материал проявляет ферромагнитные свойства
ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) И ПВДФ+Fе3O4 (б) ОТ МАГНИТНОГО
ПОЛЯ ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) ПЭВП+Fe3O4 б) ПВДФ+Fe3O4
1 5 об Fe3O4
2 10 об Fe3O4
3 15 об Fe3O4
С увеличением объемного содержания магнетита Fe3O4 удельная намагниченность увеличивается и наблюдается насыщение причем величина удельной намагниченности для ПЭВП+Fe3O4 больше чем ПВДФ+Fe3O4 Предпологаем что это связано с тем что ферромагнитные наночастицы являются однодоменными и под действием внешнего постоянного магнитного поля частицы легко ориентируется Незначительное изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной анизотропии полимерной матрицы ПВДФ и ПЭВП
ПЕТЛЯ МАГНИТНОГО ГИСТЕРЕЗИСА ДЛЯ ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+20 об Fе3O4 (БО)
Как видноформа кривой перемагничевания исследуемого образца нанокомпозита характерна для ферромагнетиков Было получено что с увеличением концентрации магнетита коэрцитивная сила увеличивается и тем laquoпрочнееraquo магнитный материал удерживает остаточную намагниченность И тем ниже магнитная проницаемость
СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ ОБРАЗЦА
НАНОКОМПОЗИТА ПВДФ+Fе3O4
Кривая 1- экспериментальный результатКривая 2- теоритический расчет
Из этого рисунка видно что намагничивание образца имеет суперпарамагнитный характер
kT
HmMHM ms
3
Формула по которой произведен расчет
ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНОГО СОСТОЯНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ МЕТОДОМ МСМ КОТОРЫЕ
ПОДТВЕРДИЛИ ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ О ХАРАКТЕРЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ
( БАКИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Видна доменная структура такие распредения дают коллективные распределения частиц
ПЭВП+15 об Fe3O4 (БО)
При возникновении магнитного взаимодействия происходит отклонение от балки и в зависимости от того какие при этом действуют силы притяжения или отталкивания наблюдаются темные и светлые области на изображении из чего следует что частица является однодоменной
Изображение рельефа поверхности
отдельной частицы на поверхности
нанокомпозита и сечение через данную
частицу диаметр которого составил
порядка 85 нм
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЛИЧИН tg и ОТ ЧАСТОТЫ
1ПЭВП+5 об Fе3O4
2 ПЭВП+10 об Fе3O4
3 ПЭВП+15 об Fе3O4
Уменьшение tg и с ростом частоты объясняется с запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в поляризации те ухудшением поляризационного процесса
СОПОСТАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4 ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА
kTV
dНК
0
2max
03
11
3
2
Видно что теоретические значения диэлектрической проницаемости в зависимости от концентрации меняется линейно а экспериментальные значения меняются с экстремумом Изменение экспериментальных значений диэлектрической проницаемости нанокомпозита в зависимости от концентрации связано по нашему мнению с пороговым наполнением наполнителя
Магниторезистивный эффект для нанокомпозита ПЭВП+Fe3O4
H=0divide1kЭ со временем
При внесении нанокомпозита в постоянное магнитное поле его сопротивляемость постепенно растет а при выведении из поля значение магнетосопротивления резко падает Наблюдаемое объясняется учитывая роли ферромагнитных кластерных образований состоящих из наночастиц в окружении СПМ частиц Fe3O4 Взаимная ориентация магнитных моментов этих кластеров и СПМ частиц скорее всего приводит к туннелированию носителей заряда и изменению магнетосопротивления нанокомпозита Итак в нанокомпозите ПЭВП+Fe3O4 наблюдается магниторезистивный эффект а также что с увеличением размеров наночастиц Fe3O4 этот эффект ослабевает
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
а) б) в)
Для подтверждения элементного состава было проведено картирование распределения элеменентов по поверхности Если
наложить карты распределения химических элемнтов( а б в)
на микроструктуру
то получим что светлые фазы состоят из трех элементов С О Fe
темные только из С
МОБО
РЕЗУЛЬТАТЫ АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ (3D) ТОПОГРАФИИ УЧАСТКА ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
Установленно что в образцах полученных в режиме получения МО рельеф нанокомпозита становиться
более упорядоченным чем в образцах полученных при БО И это понижение степени кристалличности в
образцах в режиме БО можно связать мелкой кристаллической структурой
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
ер
Доказано что с изменением температурно-временного
режима кристаллизации размеры магнетита Fе3O4
увеличиваются а гистограмма значений элементов изображений
показал что среднеквадратичная шероховатость поверхности
нанокомпозита составляет 15-30 нм
МО
БО
21 нм
15 нм
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4
ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) б) в)
Концентрация магнетита
размер магнетита
5 15 нм
10 35 нм
15 62 нм
Установлено что частицы в полимерной матрице от 2 до 15 проявляют суперпарамагнитные свойства а размеры частиц изменяются от 15 ndash 65 нм Дальнейшее увеличение размеров наночастиц Fe3O4 выше 90 нм с увеличением концентрации наночастицы магнетита приводит к изменению свойств нанокомпозита те наночастицы переходит в многодоменную структуру и материал проявляет ферромагнитные свойства
ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) И ПВДФ+Fе3O4 (б) ОТ МАГНИТНОГО
ПОЛЯ ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) ПЭВП+Fe3O4 б) ПВДФ+Fe3O4
1 5 об Fe3O4
2 10 об Fe3O4
3 15 об Fe3O4
С увеличением объемного содержания магнетита Fe3O4 удельная намагниченность увеличивается и наблюдается насыщение причем величина удельной намагниченности для ПЭВП+Fe3O4 больше чем ПВДФ+Fe3O4 Предпологаем что это связано с тем что ферромагнитные наночастицы являются однодоменными и под действием внешнего постоянного магнитного поля частицы легко ориентируется Незначительное изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной анизотропии полимерной матрицы ПВДФ и ПЭВП
ПЕТЛЯ МАГНИТНОГО ГИСТЕРЕЗИСА ДЛЯ ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+20 об Fе3O4 (БО)
Как видноформа кривой перемагничевания исследуемого образца нанокомпозита характерна для ферромагнетиков Было получено что с увеличением концентрации магнетита коэрцитивная сила увеличивается и тем laquoпрочнееraquo магнитный материал удерживает остаточную намагниченность И тем ниже магнитная проницаемость
СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ ОБРАЗЦА
НАНОКОМПОЗИТА ПВДФ+Fе3O4
Кривая 1- экспериментальный результатКривая 2- теоритический расчет
Из этого рисунка видно что намагничивание образца имеет суперпарамагнитный характер
kT
HmMHM ms
3
Формула по которой произведен расчет
ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНОГО СОСТОЯНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ МЕТОДОМ МСМ КОТОРЫЕ
ПОДТВЕРДИЛИ ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ О ХАРАКТЕРЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ
( БАКИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Видна доменная структура такие распредения дают коллективные распределения частиц
ПЭВП+15 об Fe3O4 (БО)
При возникновении магнитного взаимодействия происходит отклонение от балки и в зависимости от того какие при этом действуют силы притяжения или отталкивания наблюдаются темные и светлые области на изображении из чего следует что частица является однодоменной
Изображение рельефа поверхности
отдельной частицы на поверхности
нанокомпозита и сечение через данную
частицу диаметр которого составил
порядка 85 нм
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЛИЧИН tg и ОТ ЧАСТОТЫ
1ПЭВП+5 об Fе3O4
2 ПЭВП+10 об Fе3O4
3 ПЭВП+15 об Fе3O4
Уменьшение tg и с ростом частоты объясняется с запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в поляризации те ухудшением поляризационного процесса
СОПОСТАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4 ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА
kTV
dНК
0
2max
03
11
3
2
Видно что теоретические значения диэлектрической проницаемости в зависимости от концентрации меняется линейно а экспериментальные значения меняются с экстремумом Изменение экспериментальных значений диэлектрической проницаемости нанокомпозита в зависимости от концентрации связано по нашему мнению с пороговым наполнением наполнителя
Магниторезистивный эффект для нанокомпозита ПЭВП+Fe3O4
H=0divide1kЭ со временем
При внесении нанокомпозита в постоянное магнитное поле его сопротивляемость постепенно растет а при выведении из поля значение магнетосопротивления резко падает Наблюдаемое объясняется учитывая роли ферромагнитных кластерных образований состоящих из наночастиц в окружении СПМ частиц Fe3O4 Взаимная ориентация магнитных моментов этих кластеров и СПМ частиц скорее всего приводит к туннелированию носителей заряда и изменению магнетосопротивления нанокомпозита Итак в нанокомпозите ПЭВП+Fe3O4 наблюдается магниторезистивный эффект а также что с увеличением размеров наночастиц Fe3O4 этот эффект ослабевает
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
то получим что светлые фазы состоят из трех элементов С О Fe
темные только из С
МОБО
РЕЗУЛЬТАТЫ АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ (3D) ТОПОГРАФИИ УЧАСТКА ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
Установленно что в образцах полученных в режиме получения МО рельеф нанокомпозита становиться
более упорядоченным чем в образцах полученных при БО И это понижение степени кристалличности в
образцах в режиме БО можно связать мелкой кристаллической структурой
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
ер
Доказано что с изменением температурно-временного
режима кристаллизации размеры магнетита Fе3O4
увеличиваются а гистограмма значений элементов изображений
показал что среднеквадратичная шероховатость поверхности
нанокомпозита составляет 15-30 нм
МО
БО
21 нм
15 нм
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4
ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) б) в)
Концентрация магнетита
размер магнетита
5 15 нм
10 35 нм
15 62 нм
Установлено что частицы в полимерной матрице от 2 до 15 проявляют суперпарамагнитные свойства а размеры частиц изменяются от 15 ndash 65 нм Дальнейшее увеличение размеров наночастиц Fe3O4 выше 90 нм с увеличением концентрации наночастицы магнетита приводит к изменению свойств нанокомпозита те наночастицы переходит в многодоменную структуру и материал проявляет ферромагнитные свойства
ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) И ПВДФ+Fе3O4 (б) ОТ МАГНИТНОГО
ПОЛЯ ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) ПЭВП+Fe3O4 б) ПВДФ+Fe3O4
1 5 об Fe3O4
2 10 об Fe3O4
3 15 об Fe3O4
С увеличением объемного содержания магнетита Fe3O4 удельная намагниченность увеличивается и наблюдается насыщение причем величина удельной намагниченности для ПЭВП+Fe3O4 больше чем ПВДФ+Fe3O4 Предпологаем что это связано с тем что ферромагнитные наночастицы являются однодоменными и под действием внешнего постоянного магнитного поля частицы легко ориентируется Незначительное изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной анизотропии полимерной матрицы ПВДФ и ПЭВП
ПЕТЛЯ МАГНИТНОГО ГИСТЕРЕЗИСА ДЛЯ ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+20 об Fе3O4 (БО)
Как видноформа кривой перемагничевания исследуемого образца нанокомпозита характерна для ферромагнетиков Было получено что с увеличением концентрации магнетита коэрцитивная сила увеличивается и тем laquoпрочнееraquo магнитный материал удерживает остаточную намагниченность И тем ниже магнитная проницаемость
СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ ОБРАЗЦА
НАНОКОМПОЗИТА ПВДФ+Fе3O4
Кривая 1- экспериментальный результатКривая 2- теоритический расчет
Из этого рисунка видно что намагничивание образца имеет суперпарамагнитный характер
kT
HmMHM ms
3
Формула по которой произведен расчет
ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНОГО СОСТОЯНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ МЕТОДОМ МСМ КОТОРЫЕ
ПОДТВЕРДИЛИ ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ О ХАРАКТЕРЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ
( БАКИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Видна доменная структура такие распредения дают коллективные распределения частиц
ПЭВП+15 об Fe3O4 (БО)
При возникновении магнитного взаимодействия происходит отклонение от балки и в зависимости от того какие при этом действуют силы притяжения или отталкивания наблюдаются темные и светлые области на изображении из чего следует что частица является однодоменной
Изображение рельефа поверхности
отдельной частицы на поверхности
нанокомпозита и сечение через данную
частицу диаметр которого составил
порядка 85 нм
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЛИЧИН tg и ОТ ЧАСТОТЫ
1ПЭВП+5 об Fе3O4
2 ПЭВП+10 об Fе3O4
3 ПЭВП+15 об Fе3O4
Уменьшение tg и с ростом частоты объясняется с запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в поляризации те ухудшением поляризационного процесса
СОПОСТАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4 ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА
kTV
dНК
0
2max
03
11
3
2
Видно что теоретические значения диэлектрической проницаемости в зависимости от концентрации меняется линейно а экспериментальные значения меняются с экстремумом Изменение экспериментальных значений диэлектрической проницаемости нанокомпозита в зависимости от концентрации связано по нашему мнению с пороговым наполнением наполнителя
Магниторезистивный эффект для нанокомпозита ПЭВП+Fe3O4
H=0divide1kЭ со временем
При внесении нанокомпозита в постоянное магнитное поле его сопротивляемость постепенно растет а при выведении из поля значение магнетосопротивления резко падает Наблюдаемое объясняется учитывая роли ферромагнитных кластерных образований состоящих из наночастиц в окружении СПМ частиц Fe3O4 Взаимная ориентация магнитных моментов этих кластеров и СПМ частиц скорее всего приводит к туннелированию носителей заряда и изменению магнетосопротивления нанокомпозита Итак в нанокомпозите ПЭВП+Fe3O4 наблюдается магниторезистивный эффект а также что с увеличением размеров наночастиц Fe3O4 этот эффект ослабевает
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
МОБО
РЕЗУЛЬТАТЫ АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ (3D) ТОПОГРАФИИ УЧАСТКА ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
Установленно что в образцах полученных в режиме получения МО рельеф нанокомпозита становиться
более упорядоченным чем в образцах полученных при БО И это понижение степени кристалличности в
образцах в режиме БО можно связать мелкой кристаллической структурой
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
ер
Доказано что с изменением температурно-временного
режима кристаллизации размеры магнетита Fе3O4
увеличиваются а гистограмма значений элементов изображений
показал что среднеквадратичная шероховатость поверхности
нанокомпозита составляет 15-30 нм
МО
БО
21 нм
15 нм
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4
ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) б) в)
Концентрация магнетита
размер магнетита
5 15 нм
10 35 нм
15 62 нм
Установлено что частицы в полимерной матрице от 2 до 15 проявляют суперпарамагнитные свойства а размеры частиц изменяются от 15 ndash 65 нм Дальнейшее увеличение размеров наночастиц Fe3O4 выше 90 нм с увеличением концентрации наночастицы магнетита приводит к изменению свойств нанокомпозита те наночастицы переходит в многодоменную структуру и материал проявляет ферромагнитные свойства
ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) И ПВДФ+Fе3O4 (б) ОТ МАГНИТНОГО
ПОЛЯ ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) ПЭВП+Fe3O4 б) ПВДФ+Fe3O4
1 5 об Fe3O4
2 10 об Fe3O4
3 15 об Fe3O4
С увеличением объемного содержания магнетита Fe3O4 удельная намагниченность увеличивается и наблюдается насыщение причем величина удельной намагниченности для ПЭВП+Fe3O4 больше чем ПВДФ+Fe3O4 Предпологаем что это связано с тем что ферромагнитные наночастицы являются однодоменными и под действием внешнего постоянного магнитного поля частицы легко ориентируется Незначительное изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной анизотропии полимерной матрицы ПВДФ и ПЭВП
ПЕТЛЯ МАГНИТНОГО ГИСТЕРЕЗИСА ДЛЯ ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+20 об Fе3O4 (БО)
Как видноформа кривой перемагничевания исследуемого образца нанокомпозита характерна для ферромагнетиков Было получено что с увеличением концентрации магнетита коэрцитивная сила увеличивается и тем laquoпрочнееraquo магнитный материал удерживает остаточную намагниченность И тем ниже магнитная проницаемость
СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ ОБРАЗЦА
НАНОКОМПОЗИТА ПВДФ+Fе3O4
Кривая 1- экспериментальный результатКривая 2- теоритический расчет
Из этого рисунка видно что намагничивание образца имеет суперпарамагнитный характер
kT
HmMHM ms
3
Формула по которой произведен расчет
ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНОГО СОСТОЯНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ МЕТОДОМ МСМ КОТОРЫЕ
ПОДТВЕРДИЛИ ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ О ХАРАКТЕРЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ
( БАКИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Видна доменная структура такие распредения дают коллективные распределения частиц
ПЭВП+15 об Fe3O4 (БО)
При возникновении магнитного взаимодействия происходит отклонение от балки и в зависимости от того какие при этом действуют силы притяжения или отталкивания наблюдаются темные и светлые области на изображении из чего следует что частица является однодоменной
Изображение рельефа поверхности
отдельной частицы на поверхности
нанокомпозита и сечение через данную
частицу диаметр которого составил
порядка 85 нм
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЛИЧИН tg и ОТ ЧАСТОТЫ
1ПЭВП+5 об Fе3O4
2 ПЭВП+10 об Fе3O4
3 ПЭВП+15 об Fе3O4
Уменьшение tg и с ростом частоты объясняется с запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в поляризации те ухудшением поляризационного процесса
СОПОСТАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4 ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА
kTV
dНК
0
2max
03
11
3
2
Видно что теоретические значения диэлектрической проницаемости в зависимости от концентрации меняется линейно а экспериментальные значения меняются с экстремумом Изменение экспериментальных значений диэлектрической проницаемости нанокомпозита в зависимости от концентрации связано по нашему мнению с пороговым наполнением наполнителя
Магниторезистивный эффект для нанокомпозита ПЭВП+Fe3O4
H=0divide1kЭ со временем
При внесении нанокомпозита в постоянное магнитное поле его сопротивляемость постепенно растет а при выведении из поля значение магнетосопротивления резко падает Наблюдаемое объясняется учитывая роли ферромагнитных кластерных образований состоящих из наночастиц в окружении СПМ частиц Fe3O4 Взаимная ориентация магнитных моментов этих кластеров и СПМ частиц скорее всего приводит к туннелированию носителей заряда и изменению магнетосопротивления нанокомпозита Итак в нанокомпозите ПЭВП+Fe3O4 наблюдается магниторезистивный эффект а также что с увеличением размеров наночастиц Fe3O4 этот эффект ослабевает
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА
ПВДФ+ 5 об Fе3O4
ер
Доказано что с изменением температурно-временного
режима кристаллизации размеры магнетита Fе3O4
увеличиваются а гистограмма значений элементов изображений
показал что среднеквадратичная шероховатость поверхности
нанокомпозита составляет 15-30 нм
МО
БО
21 нм
15 нм
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4
ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) б) в)
Концентрация магнетита
размер магнетита
5 15 нм
10 35 нм
15 62 нм
Установлено что частицы в полимерной матрице от 2 до 15 проявляют суперпарамагнитные свойства а размеры частиц изменяются от 15 ndash 65 нм Дальнейшее увеличение размеров наночастиц Fe3O4 выше 90 нм с увеличением концентрации наночастицы магнетита приводит к изменению свойств нанокомпозита те наночастицы переходит в многодоменную структуру и материал проявляет ферромагнитные свойства
ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) И ПВДФ+Fе3O4 (б) ОТ МАГНИТНОГО
ПОЛЯ ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) ПЭВП+Fe3O4 б) ПВДФ+Fe3O4
1 5 об Fe3O4
2 10 об Fe3O4
3 15 об Fe3O4
С увеличением объемного содержания магнетита Fe3O4 удельная намагниченность увеличивается и наблюдается насыщение причем величина удельной намагниченности для ПЭВП+Fe3O4 больше чем ПВДФ+Fe3O4 Предпологаем что это связано с тем что ферромагнитные наночастицы являются однодоменными и под действием внешнего постоянного магнитного поля частицы легко ориентируется Незначительное изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной анизотропии полимерной матрицы ПВДФ и ПЭВП
ПЕТЛЯ МАГНИТНОГО ГИСТЕРЕЗИСА ДЛЯ ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+20 об Fе3O4 (БО)
Как видноформа кривой перемагничевания исследуемого образца нанокомпозита характерна для ферромагнетиков Было получено что с увеличением концентрации магнетита коэрцитивная сила увеличивается и тем laquoпрочнееraquo магнитный материал удерживает остаточную намагниченность И тем ниже магнитная проницаемость
СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ ОБРАЗЦА
НАНОКОМПОЗИТА ПВДФ+Fе3O4
Кривая 1- экспериментальный результатКривая 2- теоритический расчет
Из этого рисунка видно что намагничивание образца имеет суперпарамагнитный характер
kT
HmMHM ms
3
Формула по которой произведен расчет
ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНОГО СОСТОЯНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ МЕТОДОМ МСМ КОТОРЫЕ
ПОДТВЕРДИЛИ ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ О ХАРАКТЕРЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ
( БАКИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Видна доменная структура такие распредения дают коллективные распределения частиц
ПЭВП+15 об Fe3O4 (БО)
При возникновении магнитного взаимодействия происходит отклонение от балки и в зависимости от того какие при этом действуют силы притяжения или отталкивания наблюдаются темные и светлые области на изображении из чего следует что частица является однодоменной
Изображение рельефа поверхности
отдельной частицы на поверхности
нанокомпозита и сечение через данную
частицу диаметр которого составил
порядка 85 нм
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЛИЧИН tg и ОТ ЧАСТОТЫ
1ПЭВП+5 об Fе3O4
2 ПЭВП+10 об Fе3O4
3 ПЭВП+15 об Fе3O4
Уменьшение tg и с ростом частоты объясняется с запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в поляризации те ухудшением поляризационного процесса
СОПОСТАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4 ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА
kTV
dНК
0
2max
03
11
3
2
Видно что теоретические значения диэлектрической проницаемости в зависимости от концентрации меняется линейно а экспериментальные значения меняются с экстремумом Изменение экспериментальных значений диэлектрической проницаемости нанокомпозита в зависимости от концентрации связано по нашему мнению с пороговым наполнением наполнителя
Магниторезистивный эффект для нанокомпозита ПЭВП+Fe3O4
H=0divide1kЭ со временем
При внесении нанокомпозита в постоянное магнитное поле его сопротивляемость постепенно растет а при выведении из поля значение магнетосопротивления резко падает Наблюдаемое объясняется учитывая роли ферромагнитных кластерных образований состоящих из наночастиц в окружении СПМ частиц Fe3O4 Взаимная ориентация магнитных моментов этих кластеров и СПМ частиц скорее всего приводит к туннелированию носителей заряда и изменению магнетосопротивления нанокомпозита Итак в нанокомпозите ПЭВП+Fe3O4 наблюдается магниторезистивный эффект а также что с увеличением размеров наночастиц Fe3O4 этот эффект ослабевает
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
АСМ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4
ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) б) в)
Концентрация магнетита
размер магнетита
5 15 нм
10 35 нм
15 62 нм
Установлено что частицы в полимерной матрице от 2 до 15 проявляют суперпарамагнитные свойства а размеры частиц изменяются от 15 ndash 65 нм Дальнейшее увеличение размеров наночастиц Fe3O4 выше 90 нм с увеличением концентрации наночастицы магнетита приводит к изменению свойств нанокомпозита те наночастицы переходит в многодоменную структуру и материал проявляет ферромагнитные свойства
ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) И ПВДФ+Fе3O4 (б) ОТ МАГНИТНОГО
ПОЛЯ ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) ПЭВП+Fe3O4 б) ПВДФ+Fe3O4
1 5 об Fe3O4
2 10 об Fe3O4
3 15 об Fe3O4
С увеличением объемного содержания магнетита Fe3O4 удельная намагниченность увеличивается и наблюдается насыщение причем величина удельной намагниченности для ПЭВП+Fe3O4 больше чем ПВДФ+Fe3O4 Предпологаем что это связано с тем что ферромагнитные наночастицы являются однодоменными и под действием внешнего постоянного магнитного поля частицы легко ориентируется Незначительное изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной анизотропии полимерной матрицы ПВДФ и ПЭВП
ПЕТЛЯ МАГНИТНОГО ГИСТЕРЕЗИСА ДЛЯ ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+20 об Fе3O4 (БО)
Как видноформа кривой перемагничевания исследуемого образца нанокомпозита характерна для ферромагнетиков Было получено что с увеличением концентрации магнетита коэрцитивная сила увеличивается и тем laquoпрочнееraquo магнитный материал удерживает остаточную намагниченность И тем ниже магнитная проницаемость
СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ ОБРАЗЦА
НАНОКОМПОЗИТА ПВДФ+Fе3O4
Кривая 1- экспериментальный результатКривая 2- теоритический расчет
Из этого рисунка видно что намагничивание образца имеет суперпарамагнитный характер
kT
HmMHM ms
3
Формула по которой произведен расчет
ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНОГО СОСТОЯНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ МЕТОДОМ МСМ КОТОРЫЕ
ПОДТВЕРДИЛИ ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ О ХАРАКТЕРЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ
( БАКИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Видна доменная структура такие распредения дают коллективные распределения частиц
ПЭВП+15 об Fe3O4 (БО)
При возникновении магнитного взаимодействия происходит отклонение от балки и в зависимости от того какие при этом действуют силы притяжения или отталкивания наблюдаются темные и светлые области на изображении из чего следует что частица является однодоменной
Изображение рельефа поверхности
отдельной частицы на поверхности
нанокомпозита и сечение через данную
частицу диаметр которого составил
порядка 85 нм
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЛИЧИН tg и ОТ ЧАСТОТЫ
1ПЭВП+5 об Fе3O4
2 ПЭВП+10 об Fе3O4
3 ПЭВП+15 об Fе3O4
Уменьшение tg и с ростом частоты объясняется с запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в поляризации те ухудшением поляризационного процесса
СОПОСТАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4 ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА
kTV
dНК
0
2max
03
11
3
2
Видно что теоретические значения диэлектрической проницаемости в зависимости от концентрации меняется линейно а экспериментальные значения меняются с экстремумом Изменение экспериментальных значений диэлектрической проницаемости нанокомпозита в зависимости от концентрации связано по нашему мнению с пороговым наполнением наполнителя
Магниторезистивный эффект для нанокомпозита ПЭВП+Fe3O4
H=0divide1kЭ со временем
При внесении нанокомпозита в постоянное магнитное поле его сопротивляемость постепенно растет а при выведении из поля значение магнетосопротивления резко падает Наблюдаемое объясняется учитывая роли ферромагнитных кластерных образований состоящих из наночастиц в окружении СПМ частиц Fe3O4 Взаимная ориентация магнитных моментов этих кластеров и СПМ частиц скорее всего приводит к туннелированию носителей заряда и изменению магнетосопротивления нанокомпозита Итак в нанокомпозите ПЭВП+Fe3O4 наблюдается магниторезистивный эффект а также что с увеличением размеров наночастиц Fe3O4 этот эффект ослабевает
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ НАНОКОМПОЗИТОВ ПЭВП+Fе3O4 (а) И ПВДФ+Fе3O4 (б) ОТ МАГНИТНОГО
ПОЛЯ ПОЛУЧЕННОГО В РЕЖИМЕ БО
а) ПЭВП+Fe3O4 б) ПВДФ+Fe3O4
1 5 об Fe3O4
2 10 об Fe3O4
3 15 об Fe3O4
С увеличением объемного содержания магнетита Fe3O4 удельная намагниченность увеличивается и наблюдается насыщение причем величина удельной намагниченности для ПЭВП+Fe3O4 больше чем ПВДФ+Fe3O4 Предпологаем что это связано с тем что ферромагнитные наночастицы являются однодоменными и под действием внешнего постоянного магнитного поля частицы легко ориентируется Незначительное изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной анизотропии полимерной матрицы ПВДФ и ПЭВП
ПЕТЛЯ МАГНИТНОГО ГИСТЕРЕЗИСА ДЛЯ ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+20 об Fе3O4 (БО)
Как видноформа кривой перемагничевания исследуемого образца нанокомпозита характерна для ферромагнетиков Было получено что с увеличением концентрации магнетита коэрцитивная сила увеличивается и тем laquoпрочнееraquo магнитный материал удерживает остаточную намагниченность И тем ниже магнитная проницаемость
СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ ОБРАЗЦА
НАНОКОМПОЗИТА ПВДФ+Fе3O4
Кривая 1- экспериментальный результатКривая 2- теоритический расчет
Из этого рисунка видно что намагничивание образца имеет суперпарамагнитный характер
kT
HmMHM ms
3
Формула по которой произведен расчет
ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНОГО СОСТОЯНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ МЕТОДОМ МСМ КОТОРЫЕ
ПОДТВЕРДИЛИ ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ О ХАРАКТЕРЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ
( БАКИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Видна доменная структура такие распредения дают коллективные распределения частиц
ПЭВП+15 об Fe3O4 (БО)
При возникновении магнитного взаимодействия происходит отклонение от балки и в зависимости от того какие при этом действуют силы притяжения или отталкивания наблюдаются темные и светлые области на изображении из чего следует что частица является однодоменной
Изображение рельефа поверхности
отдельной частицы на поверхности
нанокомпозита и сечение через данную
частицу диаметр которого составил
порядка 85 нм
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЛИЧИН tg и ОТ ЧАСТОТЫ
1ПЭВП+5 об Fе3O4
2 ПЭВП+10 об Fе3O4
3 ПЭВП+15 об Fе3O4
Уменьшение tg и с ростом частоты объясняется с запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в поляризации те ухудшением поляризационного процесса
СОПОСТАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4 ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА
kTV
dНК
0
2max
03
11
3
2
Видно что теоретические значения диэлектрической проницаемости в зависимости от концентрации меняется линейно а экспериментальные значения меняются с экстремумом Изменение экспериментальных значений диэлектрической проницаемости нанокомпозита в зависимости от концентрации связано по нашему мнению с пороговым наполнением наполнителя
Магниторезистивный эффект для нанокомпозита ПЭВП+Fe3O4
H=0divide1kЭ со временем
При внесении нанокомпозита в постоянное магнитное поле его сопротивляемость постепенно растет а при выведении из поля значение магнетосопротивления резко падает Наблюдаемое объясняется учитывая роли ферромагнитных кластерных образований состоящих из наночастиц в окружении СПМ частиц Fe3O4 Взаимная ориентация магнитных моментов этих кластеров и СПМ частиц скорее всего приводит к туннелированию носителей заряда и изменению магнетосопротивления нанокомпозита Итак в нанокомпозите ПЭВП+Fe3O4 наблюдается магниторезистивный эффект а также что с увеличением размеров наночастиц Fe3O4 этот эффект ослабевает
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
ПЕТЛЯ МАГНИТНОГО ГИСТЕРЕЗИСА ДЛЯ ОБРАЗЦА НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+20 об Fе3O4 (БО)
Как видноформа кривой перемагничевания исследуемого образца нанокомпозита характерна для ферромагнетиков Было получено что с увеличением концентрации магнетита коэрцитивная сила увеличивается и тем laquoпрочнееraquo магнитный материал удерживает остаточную намагниченность И тем ниже магнитная проницаемость
СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ ОБРАЗЦА
НАНОКОМПОЗИТА ПВДФ+Fе3O4
Кривая 1- экспериментальный результатКривая 2- теоритический расчет
Из этого рисунка видно что намагничивание образца имеет суперпарамагнитный характер
kT
HmMHM ms
3
Формула по которой произведен расчет
ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНОГО СОСТОЯНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ МЕТОДОМ МСМ КОТОРЫЕ
ПОДТВЕРДИЛИ ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ О ХАРАКТЕРЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ
( БАКИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Видна доменная структура такие распредения дают коллективные распределения частиц
ПЭВП+15 об Fe3O4 (БО)
При возникновении магнитного взаимодействия происходит отклонение от балки и в зависимости от того какие при этом действуют силы притяжения или отталкивания наблюдаются темные и светлые области на изображении из чего следует что частица является однодоменной
Изображение рельефа поверхности
отдельной частицы на поверхности
нанокомпозита и сечение через данную
частицу диаметр которого составил
порядка 85 нм
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЛИЧИН tg и ОТ ЧАСТОТЫ
1ПЭВП+5 об Fе3O4
2 ПЭВП+10 об Fе3O4
3 ПЭВП+15 об Fе3O4
Уменьшение tg и с ростом частоты объясняется с запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в поляризации те ухудшением поляризационного процесса
СОПОСТАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4 ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА
kTV
dНК
0
2max
03
11
3
2
Видно что теоретические значения диэлектрической проницаемости в зависимости от концентрации меняется линейно а экспериментальные значения меняются с экстремумом Изменение экспериментальных значений диэлектрической проницаемости нанокомпозита в зависимости от концентрации связано по нашему мнению с пороговым наполнением наполнителя
Магниторезистивный эффект для нанокомпозита ПЭВП+Fe3O4
H=0divide1kЭ со временем
При внесении нанокомпозита в постоянное магнитное поле его сопротивляемость постепенно растет а при выведении из поля значение магнетосопротивления резко падает Наблюдаемое объясняется учитывая роли ферромагнитных кластерных образований состоящих из наночастиц в окружении СПМ частиц Fe3O4 Взаимная ориентация магнитных моментов этих кластеров и СПМ частиц скорее всего приводит к туннелированию носителей заряда и изменению магнетосопротивления нанокомпозита Итак в нанокомпозите ПЭВП+Fe3O4 наблюдается магниторезистивный эффект а также что с увеличением размеров наночастиц Fe3O4 этот эффект ослабевает
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ УДЕЛЬНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ ДЛЯ ОБРАЗЦА
НАНОКОМПОЗИТА ПВДФ+Fе3O4
Кривая 1- экспериментальный результатКривая 2- теоритический расчет
Из этого рисунка видно что намагничивание образца имеет суперпарамагнитный характер
kT
HmMHM ms
3
Формула по которой произведен расчет
ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНОГО СОСТОЯНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ МЕТОДОМ МСМ КОТОРЫЕ
ПОДТВЕРДИЛИ ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ О ХАРАКТЕРЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ
( БАКИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Видна доменная структура такие распредения дают коллективные распределения частиц
ПЭВП+15 об Fe3O4 (БО)
При возникновении магнитного взаимодействия происходит отклонение от балки и в зависимости от того какие при этом действуют силы притяжения или отталкивания наблюдаются темные и светлые области на изображении из чего следует что частица является однодоменной
Изображение рельефа поверхности
отдельной частицы на поверхности
нанокомпозита и сечение через данную
частицу диаметр которого составил
порядка 85 нм
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЛИЧИН tg и ОТ ЧАСТОТЫ
1ПЭВП+5 об Fе3O4
2 ПЭВП+10 об Fе3O4
3 ПЭВП+15 об Fе3O4
Уменьшение tg и с ростом частоты объясняется с запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в поляризации те ухудшением поляризационного процесса
СОПОСТАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4 ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА
kTV
dНК
0
2max
03
11
3
2
Видно что теоретические значения диэлектрической проницаемости в зависимости от концентрации меняется линейно а экспериментальные значения меняются с экстремумом Изменение экспериментальных значений диэлектрической проницаемости нанокомпозита в зависимости от концентрации связано по нашему мнению с пороговым наполнением наполнителя
Магниторезистивный эффект для нанокомпозита ПЭВП+Fe3O4
H=0divide1kЭ со временем
При внесении нанокомпозита в постоянное магнитное поле его сопротивляемость постепенно растет а при выведении из поля значение магнетосопротивления резко падает Наблюдаемое объясняется учитывая роли ферромагнитных кластерных образований состоящих из наночастиц в окружении СПМ частиц Fe3O4 Взаимная ориентация магнитных моментов этих кластеров и СПМ частиц скорее всего приводит к туннелированию носителей заряда и изменению магнетосопротивления нанокомпозита Итак в нанокомпозите ПЭВП+Fe3O4 наблюдается магниторезистивный эффект а также что с увеличением размеров наночастиц Fe3O4 этот эффект ослабевает
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНОГО СОСТОЯНИЯ НАНОЧАСТИЦ Fе3O4 В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ МЕТОДОМ МСМ КОТОРЫЕ
ПОДТВЕРДИЛИ ОСНОВНЫЕ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ О ХАРАКТЕРЕ НАМАГНИЧИВАНИЯ
( БАКИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Видна доменная структура такие распредения дают коллективные распределения частиц
ПЭВП+15 об Fe3O4 (БО)
При возникновении магнитного взаимодействия происходит отклонение от балки и в зависимости от того какие при этом действуют силы притяжения или отталкивания наблюдаются темные и светлые области на изображении из чего следует что частица является однодоменной
Изображение рельефа поверхности
отдельной частицы на поверхности
нанокомпозита и сечение через данную
частицу диаметр которого составил
порядка 85 нм
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЛИЧИН tg и ОТ ЧАСТОТЫ
1ПЭВП+5 об Fе3O4
2 ПЭВП+10 об Fе3O4
3 ПЭВП+15 об Fе3O4
Уменьшение tg и с ростом частоты объясняется с запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в поляризации те ухудшением поляризационного процесса
СОПОСТАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4 ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА
kTV
dНК
0
2max
03
11
3
2
Видно что теоретические значения диэлектрической проницаемости в зависимости от концентрации меняется линейно а экспериментальные значения меняются с экстремумом Изменение экспериментальных значений диэлектрической проницаемости нанокомпозита в зависимости от концентрации связано по нашему мнению с пороговым наполнением наполнителя
Магниторезистивный эффект для нанокомпозита ПЭВП+Fe3O4
H=0divide1kЭ со временем
При внесении нанокомпозита в постоянное магнитное поле его сопротивляемость постепенно растет а при выведении из поля значение магнетосопротивления резко падает Наблюдаемое объясняется учитывая роли ферромагнитных кластерных образований состоящих из наночастиц в окружении СПМ частиц Fe3O4 Взаимная ориентация магнитных моментов этих кластеров и СПМ частиц скорее всего приводит к туннелированию носителей заряда и изменению магнетосопротивления нанокомпозита Итак в нанокомпозите ПЭВП+Fe3O4 наблюдается магниторезистивный эффект а также что с увеличением размеров наночастиц Fe3O4 этот эффект ослабевает
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
При возникновении магнитного взаимодействия происходит отклонение от балки и в зависимости от того какие при этом действуют силы притяжения или отталкивания наблюдаются темные и светлые области на изображении из чего следует что частица является однодоменной
Изображение рельефа поверхности
отдельной частицы на поверхности
нанокомпозита и сечение через данную
частицу диаметр которого составил
порядка 85 нм
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЛИЧИН tg и ОТ ЧАСТОТЫ
1ПЭВП+5 об Fе3O4
2 ПЭВП+10 об Fе3O4
3 ПЭВП+15 об Fе3O4
Уменьшение tg и с ростом частоты объясняется с запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в поляризации те ухудшением поляризационного процесса
СОПОСТАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4 ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА
kTV
dНК
0
2max
03
11
3
2
Видно что теоретические значения диэлектрической проницаемости в зависимости от концентрации меняется линейно а экспериментальные значения меняются с экстремумом Изменение экспериментальных значений диэлектрической проницаемости нанокомпозита в зависимости от концентрации связано по нашему мнению с пороговым наполнением наполнителя
Магниторезистивный эффект для нанокомпозита ПЭВП+Fe3O4
H=0divide1kЭ со временем
При внесении нанокомпозита в постоянное магнитное поле его сопротивляемость постепенно растет а при выведении из поля значение магнетосопротивления резко падает Наблюдаемое объясняется учитывая роли ферромагнитных кластерных образований состоящих из наночастиц в окружении СПМ частиц Fe3O4 Взаимная ориентация магнитных моментов этих кластеров и СПМ частиц скорее всего приводит к туннелированию носителей заряда и изменению магнетосопротивления нанокомпозита Итак в нанокомпозите ПЭВП+Fe3O4 наблюдается магниторезистивный эффект а также что с увеличением размеров наночастиц Fe3O4 этот эффект ослабевает
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
Изображение рельефа поверхности
отдельной частицы на поверхности
нанокомпозита и сечение через данную
частицу диаметр которого составил
порядка 85 нм
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЛИЧИН tg и ОТ ЧАСТОТЫ
1ПЭВП+5 об Fе3O4
2 ПЭВП+10 об Fе3O4
3 ПЭВП+15 об Fе3O4
Уменьшение tg и с ростом частоты объясняется с запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в поляризации те ухудшением поляризационного процесса
СОПОСТАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4 ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА
kTV
dНК
0
2max
03
11
3
2
Видно что теоретические значения диэлектрической проницаемости в зависимости от концентрации меняется линейно а экспериментальные значения меняются с экстремумом Изменение экспериментальных значений диэлектрической проницаемости нанокомпозита в зависимости от концентрации связано по нашему мнению с пороговым наполнением наполнителя
Магниторезистивный эффект для нанокомпозита ПЭВП+Fe3O4
H=0divide1kЭ со временем
При внесении нанокомпозита в постоянное магнитное поле его сопротивляемость постепенно растет а при выведении из поля значение магнетосопротивления резко падает Наблюдаемое объясняется учитывая роли ферромагнитных кластерных образований состоящих из наночастиц в окружении СПМ частиц Fe3O4 Взаимная ориентация магнитных моментов этих кластеров и СПМ частиц скорее всего приводит к туннелированию носителей заряда и изменению магнетосопротивления нанокомпозита Итак в нанокомпозите ПЭВП+Fe3O4 наблюдается магниторезистивный эффект а также что с увеличением размеров наночастиц Fe3O4 этот эффект ослабевает
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЛИЧИН tg и ОТ ЧАСТОТЫ
1ПЭВП+5 об Fе3O4
2 ПЭВП+10 об Fе3O4
3 ПЭВП+15 об Fе3O4
Уменьшение tg и с ростом частоты объясняется с запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в поляризации те ухудшением поляризационного процесса
СОПОСТАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4 ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА
kTV
dНК
0
2max
03
11
3
2
Видно что теоретические значения диэлектрической проницаемости в зависимости от концентрации меняется линейно а экспериментальные значения меняются с экстремумом Изменение экспериментальных значений диэлектрической проницаемости нанокомпозита в зависимости от концентрации связано по нашему мнению с пороговым наполнением наполнителя
Магниторезистивный эффект для нанокомпозита ПЭВП+Fe3O4
H=0divide1kЭ со временем
При внесении нанокомпозита в постоянное магнитное поле его сопротивляемость постепенно растет а при выведении из поля значение магнетосопротивления резко падает Наблюдаемое объясняется учитывая роли ферромагнитных кластерных образований состоящих из наночастиц в окружении СПМ частиц Fe3O4 Взаимная ориентация магнитных моментов этих кластеров и СПМ частиц скорее всего приводит к туннелированию носителей заряда и изменению магнетосопротивления нанокомпозита Итак в нанокомпозите ПЭВП+Fe3O4 наблюдается магниторезистивный эффект а также что с увеличением размеров наночастиц Fe3O4 этот эффект ослабевает
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
СОПОСТАВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРИТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
НАНОКОМПОЗИТА ПЭВП+Fе3O4 ОТ КОНЦЕНТРАЦИИ МАГНЕТИТА
kTV
dНК
0
2max
03
11
3
2
Видно что теоретические значения диэлектрической проницаемости в зависимости от концентрации меняется линейно а экспериментальные значения меняются с экстремумом Изменение экспериментальных значений диэлектрической проницаемости нанокомпозита в зависимости от концентрации связано по нашему мнению с пороговым наполнением наполнителя
Магниторезистивный эффект для нанокомпозита ПЭВП+Fe3O4
H=0divide1kЭ со временем
При внесении нанокомпозита в постоянное магнитное поле его сопротивляемость постепенно растет а при выведении из поля значение магнетосопротивления резко падает Наблюдаемое объясняется учитывая роли ферромагнитных кластерных образований состоящих из наночастиц в окружении СПМ частиц Fe3O4 Взаимная ориентация магнитных моментов этих кластеров и СПМ частиц скорее всего приводит к туннелированию носителей заряда и изменению магнетосопротивления нанокомпозита Итак в нанокомпозите ПЭВП+Fe3O4 наблюдается магниторезистивный эффект а также что с увеличением размеров наночастиц Fe3O4 этот эффект ослабевает
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
Магниторезистивный эффект для нанокомпозита ПЭВП+Fe3O4
H=0divide1kЭ со временем
При внесении нанокомпозита в постоянное магнитное поле его сопротивляемость постепенно растет а при выведении из поля значение магнетосопротивления резко падает Наблюдаемое объясняется учитывая роли ферромагнитных кластерных образований состоящих из наночастиц в окружении СПМ частиц Fe3O4 Взаимная ориентация магнитных моментов этих кластеров и СПМ частиц скорее всего приводит к туннелированию носителей заряда и изменению магнетосопротивления нанокомпозита Итак в нанокомпозите ПЭВП+Fe3O4 наблюдается магниторезистивный эффект а также что с увеличением размеров наночастиц Fe3O4 этот эффект ослабевает
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
Таким образом результате проведенных исследований установлено
следующее
bull Впервые получены полимерные нанокомпозиты содержащие наночастицы
магнетита Fe3O4 и экспериментальным путем (АСМ и МСМ СЭМ) доказано
что в полученном материале содержаться наночастицы магнетита и что
реальные геометрические размеры наночастиц Fe3O4 в полимерной матрице
отличаются от магнитных размеров
bull Установлено что изменение механической прочности нанокомпозитов от
концентрации наночастиц магнетита и температурно-временного режима
кристаллизации полимера связано с изменением надмолекулярной структуры
матрицы и степени взаимодействия между фазами компонентов
нанокомпозита
bull Изменение механической прочности нанокомпозитов после обработки в
постоянном магнитном поле (H=3кЭ) связано с поляризацией магнитной
наночастицы и частичным изменением ориентации молекулы полимера
bull Получен количественный и качественный элементный состав магнитных
полимерных нанокомпозитов методом микрорентгеноспектрального анализа
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
bull Экспериментально установлено что коагуяция наночастицы Fe3O4 в полимерной
матрице зависит не только от концентрации наночастицы магнетита но и от
надмолекулярной структуры и от степени кристалличности полимера Выявлена
однодоменная и многодоменная магнитная структура наночастиц Fe3O4
добавленных в полимеры
bull изменение удельной намагниченности в зависимости от магнитного поля и от
типа полимерной матрицы можно связать с различием диамагнитной
анизотропии ее надмолекулярной структурой и различной степенью
кристаллизации полимерных матриц ПВДФ и ПЭВП
bull Уменьшение и tg нанокомпозитов с ростом частоты объясняется с
запаздыванием диполей и уменьшением числа частиц участвующих в
поляризации те с ухудшением поляризационного процесса
bull Полученные материалы могут найти свое применение при создании новых
датчиков магнитного поля а также при разработке сред для сверхплотной записи
информации
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-
СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ
- РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТ
- Slide 2
- АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
- ОБЪЕКТАМИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫБРАНЫ
- ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (2)
- ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ РЕШАЛИСЬ СЛЕДУЮЩИЕ ЗАДАЧИ (3)
- Slide 9
- ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТНОГО КОЛЛОИДНОГО РАСТВОРА
- Slide 11
- Первичный процесс внедрение магнетита Fe3O4 в полимерную матри
- Slide 13
- Slide 14
- Slide 15
- Slide 16
- СТРУКТУРУ МИКРОМОРФОЛОГИЮ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ НАНОКОМПОЗИТОВ П
- Slide 18
- Slide 19
- Slide 20
- Slide 21
- Slide 22
- Slide 23
- Slide 24
- Slide 25
- Slide 27
- Slide 28
- Slide 29
- Slide 30
- Slide 31
- Slide 32
- Slide 33
- Slide 34
- Slide 35
- Slide 36
- Slide 37
- Slide 38
-