Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Ученые выяснили, как улучшить свойства ферритовых материалов для СВЧ-устройств
Ученые Томского политехнического университета исследовали, как добавление редкоземельных элементов (РЗЭ) с разной концентрацией влияет на формирование и свойства литиевого феррита. На сегодняшний день, этот материал используют, например, при изготовлении сердечников трансформаторов, антенн, устройств магнитной записи. В перспективе, выявленные политехниками закономерности делают литиевый феррит привлекательным для использования в СВЧ-устройствах, например, в качестве фазовращателей, переключателей, циркуляторов.
Исследование ведется при поддержке федеральной программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» национального проекта «Молодежь и дети» и направлено на получение результатов, обеспечивающих технологическое лидерство России в рамках реализации национального проекта «Новые материалы и химия». Результаты опубликованы в Journal of Alloys and Compounds (Q1, IF: 6.3).
По словам ученых, незамещенный литиевый феррит — это магнитомягкий материал, обладающий свойствами — высокой намагниченностью и температурой Кюри (около 630 °C), низкой коэрцитивной силой, делающими его привлекательным для использования в электронике и радиоволновой технике.
Для получения литиевых ферритов используются различные методы. Например, для получения наноразмерных ферритовых порошков при низких температурах применяют химические методы. А для изготовления плотных ферритовых изделий применяют доступный керамический метод, который включает в себя предварительный синтез ферритовых порошков из оксидов и карбонатов и спекание ферритовой керамики при температурах выше 1000 °C.
«Существенный недостаток литиевого феррита — его относительно низкое удельное электрическое сопротивление в плотноспеченных образцах, что приводит к большим диэлектрическим потерям на высоких частотах. Для решения этой проблемы существуют разные подходы, среди которых замещение ионов железа, входящих в решетку литиевого феррита, другими катионами. При этом температура Кюри феррита, определяющая термическую стабильность его свойств на высоких частотах, падает. Например, феррит LiTiZnMn, используемый для СВЧ-устройств в качестве фазовращателя, имеет температуру Кюри около 300 С, что значительно ниже, чем у незамещенного литиевого феррита. Поэтому существует проблема, связанная с необходимостью получения термически стабильных магнитомягких ферритов с особыми свойствами для сверхвысоких частот. Мы обнаружили, что добавление редкоземельных элементов (РЗЭ) при получении литиевого феррита значительно улучшает его электрические свойства» — говорит заведующая Проблемной научно-исследовательской лабораторией электроники диэлектриков и полупроводников Елена Лысенко.
При этом влияние редкоземельных элементов на свойства ферритов существенно зависит от способа изготовления материалов. Так, образцы ферритов с добавлением редкоземельных элементов, полученные химическими методами, имеют, как правило, замещенную однофазную структуру. В то время как, ферриты с РЗЭ, изготовленные широко распространенным твердофазным методом, могут иметь композитную структуру, в которой вторичная фаза на основе РЗЭ способствует формированию определенных свойств ферритов.
«В нашей работе изучено влияние добавки гадолиния (Gd3+) различной концентрации на микроструктуру и электромагнитные свойства литиевого феррита. Для получения образцов по традиционной керамической технологии использовались оксид железа, карбонат лития и оксид гадолиния. На первом этапе проводился твердофазный синтез при температуре 900 °C для получения ферритизованных порошков. На втором этапе образцы спекались при более высоких температурах — 1100 и 1150 °C — для получения плотной керамики. Затем полученные композитные материалы Li0.5Fe2.5O4Gd3Fe5O12 исследовались с помощью рентгенофазового анализа, термогравиметрии, дифференциальной сканирующей калориметрии, сканирующей электронной микроскопии, энергодисперсионной спектроскопии, а также с помощью измерений электрических и магнитных характеристик», — добавляет ученый.
Установлено, что повышение температуры спекания улучшает структурные характеристики материала только при небольших добавках РЗЭ, тогда как увеличение содержания РЗЭ приводит к снижению магнитной проницаемости и намагниченности насыщения за счет уменьшения концентрации магнитной фазы литиевого феррита.
«Полученные результаты показали, что композитные образцы с низкими концентрациями РЗЭ характеризуются достаточно высокими значениями удельной намагниченности и начальной магнитной проницаемости. При этом существенное увеличение удельного электросопротивления (на несколько порядков) таких образцов обеспечило меньшие диэлектрические потери в широком диапазоне частот. Таким образом, введение малых концентраций РЗЭ способствует формированию магнитного композита на основе незамещенного литиевого феррита с высокой температурой Кюри (630 °C) и пониженными диэлектрическими потерями. Полученный результат представляет интерес для использования таких термически-стабильных композитов в СВЧ-устройствах, работающих при повышенных температурах», — подытоживает исследователь.
В исследовании принимали участие сотрудники Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов и Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности ТПУ.
Telegram 
Дзен 
VK От рыб произошли все наземные позвоночные, включая нас, но как именно рыбы стали главным населением морей — до последнего времени оставалось неясным. Авторы новой научной работы попытались доказать, что причиной этого было вымирание, возможно, вызванное белыми ночами.
На юге Африки ученые обнаружили коллекцию небольших каменных стрел. С виду — обычные артефакты древнего человека. Но современные технологии позволили выявить их смертельный секрет. Эти наконечники, которым почти 60 тысяч лет, сохранили следы яда. Авторы нового исследования пришли к выводу, что древние охотники стали использовать яды намного раньше, чем считала наука.
В Олдувайском ущелье на севере Танзании ученые обнаружили скелет слона возрастом 1,78 миллиона лет, а рядом с ним — необычные для того времени каменные орудия. Авторы нового исследования полагают, что им удалось найти древнейшее место разделки гигантской добычи.
На юге Африки ученые обнаружили коллекцию небольших каменных стрел. С виду — обычные артефакты древнего человека. Но современные технологии позволили выявить их смертельный секрет. Эти наконечники, которым почти 60 тысяч лет, сохранили следы яда. Авторы нового исследования пришли к выводу, что древние охотники стали использовать яды намного раньше, чем считала наука.
От рыб произошли все наземные позвоночные, включая нас, но как именно рыбы стали главным населением морей — до последнего времени оставалось неясным. Авторы новой научной работы попытались доказать, что причиной этого было вымирание, возможно, вызванное белыми ночами.
Ученые десятилетиями ищут кости мамонтов, которые, по данным генетиков, могли дожить на материке до бронзового века. Очередная потенциальная находка с Аляски, считавшаяся остатками мамонтов, после проверки оказалась костями китов, умерших около двух тысяч лет назад.
На скалистых берегах аргентинской Патагонии разворачивается настоящая драма. Магеллановы пингвины, долгое время чувствовавшие себя в безопасности на суше в своих многотысячных колониях, столкнулись с новым и беспощадным врагом. Их извечные морские страхи — касатки и морские леопарды — теперь блекнут перед угрозой, пришедшей из глубины материка. Виновник переполоха — грациозный и мощный хищник, недавно вернувшийся на эти земли после долгого изгнания.
Среди самых интригующих открытий космического телескопа «Джеймс Уэбб» — компактные объекты, получившие название «маленькие красные точки». Их видели только в самых дальних уголках Вселенной. Большинство возникло в первый миллиард лет после Большого взрыва, и ученые предполагали, что такие источники представляют собой небольшие компактные галактики. Однако международная команда астрономов пришла к иному выводу. Они предположили, что на самом деле «маленькие красные точки» — черные дыры, окруженные массивной газовой оболочкой.
Ученые задались вопросом: почему два расположенных по соседству спутника Юпитера такие разные, ведь на Ио повсеместно извергаются вулканы, а Европа полностью покрыта многокилометровой коркой льда. Есть версия, что Ио когда-то тоже была богата водой, но по итогам недавнего исследования это сочли неправдоподобным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно