Способ получения самарийсодержащего спин-стекольного магнитного материала

Изобретение относится к разработке новых материалов с магнитным состоянием спинового стекла - системы с вырожденным основным магнитным состоянием, которые могут быть полезны для химической, атомной промышленностей и развития магнитных информационных технологий. Способ получения самарийсодержащего спин-стекольного магнитного материала включает приготовление шихты из выдержанных при температуре 105°С оксидов Fe2O3, Sm2O3 и ТiO2, формирование таблеток под давлением около 10 кбар и их спекание методом твердотельной реакции. Спекание осуществляют в три этапа: на первом при температуре 1200°С в течение 24 час, на втором и третьем при температуре 1250°С в течение 24 часов, с нагревом печи со скоростью 150 град/час. После завершения каждого этапа синтеза таблетки вновь перетирают, прессуют и помещают в печь. Техническим результатом изобретения является получение материала, обладающего магнитным состоянием спинового стекла. 2 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к разработке способа получения нового материала с магнитным состоянием спинового стекла - системы с вырожденным магнитным состоянием, которые могут быть полезны для химической промышленности и развития магнитных информационных технологий, а содержание в материале самария, поглощающего нейтроны, делает его полезным материалом атомной техники.

Известно монокристаллическое соединение CuGa2O4 [G.A.Petrakovskii, K.S.Aleksandrov, L.N.Bezmaternikh, S.S.Aplesnin, В.Roesli, F.Semadeni, A.Amato, C.Baines, J.Bartolome, M.Evangelisti. Spin-glass state in CuGa2O4. Phys. Rev. B, 63, 184425 (2001)] с "замороженным" пространственным распределением ориентации спиновых магнитных моментов системы магнитных ионов в области низких температур, называемого состоянием спинового стекла, синтезированного из раствора в расплаве

Это соединение характеризуется сложностью технологического процесса изготовления монокристаллического соединения, является трехэлементным, не содержит редкоземельных ионов, что обедняет понимание физики состояния спинового стекла и потенциальных применений.

Известно четырехкомпонентное оксидное соединение - монокристалл ферригерманат бария (Ва22GеO7), проявляющее магнитное состояние спинового стекла [Г.Петраковский, Л.Безматерных, И.Гудим, О.Баюков, А.Воротынов, А.Бовина, Р.Шимчак, М.Баран, К.Риттер. ФТТ, т.48, №10 (2006)], выращен методом раствор-расплавной кристаллизации.

К недостаткам можно отнести сложность технологического процесса синтеза монокристаллического соединения, а также низкую величину намагниченности.

Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности является способ синтеза керамического соединения SmFeGe2O7 с состоянием спинового стекла [Толпыгина И. Спинтроника. Научные работы учащихся (http://npk.gvmn2.ru./physics/12/] (прототип), использующий твердотельную реакцию из исходных окислов Fе2О3, Sm2O3 и ТiO2, выдержанных при температуре 105°С.

Техническим результатом изобретения является разработка способа получения поликристаллического четырехкомпонентного магнитного материала с состоянием спинового стекла.

Технический результат достигается тем, что в способе получения самарий-содержащего спин-стекольного магнитного материала, включающем приготовление шихты из выдержанных при температуре 105°С оксидов Fe2O3, Sm2O3 и ТiO2, формирование таблеток и их спекание методом твердотельной реакции, новым является то, что таблетки формируют под давлением около 10 кбар, отжиг осуществляют в три этапа: на первом при температуре 1200°С в течении 24 час, на втором и третьем при температуре 1250°С в течении 24 час, с нагревом печи со скоростью 150 град/час, причем после завершения каждого этапа синтеза таблетки вновь перетирают, прессуют и помещают в печь.

Признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, не выявлены при изучении данной и смежных областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Способ получения спин-стекольного материала (SmFeTi2O7) представляет собой синтез реакцией в твердой фазе с участием окислов: Fе2О3 (10,23 вес.%), Sm2O3 (48,81 вес.%) и ТiO2 (40,96 вес.%), которые перед развеской высушиваются в течении 6 часов при температуре 105°С. Шихта составляется с учетом фактического содержания основного вещества в материале.

Исходные соединения, составляющие шихту, смешиваются и перетираются вручную пестиком в ступке с добавлением этилового спирта. Из приготовленной шихты с помощью пресс-формы формируются таблетки под давлением около 10 кбар с диаметром 10 мм и толщиной 1,5-2,0 мм. Таблетки помещаются в алундовый тигель и отжигаются в печи. Нагрев печи, регулируемый программным регулятором, осуществляется со скоростью 150 град/час. Температура в печи измеряется с помощью термопар (платино-платино-родиевые) с точностью 0,1°С. Перепад температур в рабочей области не превышает 5°С. Охлаждение печи происходит естественным путем. Отжиг проводится в три этапа (табл.1). После завершения каждого этапа синтеза таблетки вновь перетираются, прессуются и снова помещаются в печь.

Таблица 1
Режим температурной обработки технологического процесса изготовления поликристаллического SmFeTi2O7
№ отжига Температура отжига, °С Длительность отжига, час.
1 1200 24
2 1250 24
3 1250 24

Химический и фазовый состав образцов контролируется методом рентгеноструктурного анализа, а также с помощью оптического микроскопа (табл.2).

Таблица 2
Содержание элементов в самарий-содержащем спин-стекольном материале
Вещество Кристаллическая решетка Содержание элементов, ат.%
Самарий-содержащий цирконолит Орторомбическая, пространственная группа Pcnb Sm 9,09 Fe 9,09 Ti 18.18 О 63,64 Примеси

Полученный материал - SmFeTi2O7 обладает магнитным состоянием спинового стекла. Состояние спинового стекла в SmFeTi2O7 с температурой замерзания Tf=7 К подтверждают измерения температурной зависимости магнитного момента (фиг.1), где показано, что намагниченность образца зависит от термической предыстории (охлаждение образца в магнитном поле Н=0,05 Т (FC) и без поля Н=0 (ZFC)).

Способ получения материала, отвечающего формуле SmFeTi207, расширяет возможности синтеза материалов с магнитным состоянием спинового стекла.

Способ получения самарийсодержащего спин-стекольного магнитного материала, включающий приготовление шихты из выдержанных при температуре 105°С оксидов Fe2O3, Sm2O3 и TiO2, формирование таблеток и их спекание методом твердотельной реакции, отличающийся тем, что таблетки формируют под давлением около 10 кбар, отжиг осуществляют в три этапа: на первом при температуре 1200°С в течение 24 ч, на втором и третьем при температуре 1250°С в течение 24 ч, с нагревом печи со скоростью 150 град/ч, причем после завершения каждого этапа синтеза таблетки вновь перетирают, прессуют и помещают в печь.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области магнитных микро- и наноэлементов и может быть использовано в датчиках магнитного поля и тока, запоминающих и логических элементах, гальванических развязках на основе многослойных наноструктур с магниторезистивным (МР) эффектом.

Изобретение относится к устройствам со стимулированным излучением, а именно к устройствам для генерации излучения в диапазоне длин волн 1900-2100 нм в непрерывном, импульсном или импульсно-периодическом режимах.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к твердооксидным мембранным материалам, и может быть использовано, в частности, для получения кислорода или водорода. Твердооксидный композитный материал для мембран электрохимических устройств содержит титанато-феррит стронция и представляет собой композит на основе содопированного оксида церия и титанато-феррита стронция, состав которого отвечает формуле (1-x)Ce0.8(Sm0.8Sr0.2)0.2O2-δ - xSrTi0.5Fe0.5O3-δ, где x=0,25; 0,50; 0,75. Материалы обладают свойствами, характерными для индивидуальных фаз. Технический результат - повышение устойчивости материала в восстановительной атмосфере при сохранении или повышении механической прочности и уровня общей электропроводности. 1 табл., 13 ил.

Изобретение относится к разработке новых магнитных материалов с магнитным состоянием спинового стекла и может найти применение в химической промышленности и электронной технике, в частности, для разработки моделей новых типов устройств магнитной памяти. Спин-стекольный магнитный материал TbFeTi2O7 включает железо, титан, кислород и тербий при следующем соотношении компонентов, мас.%: Tb - 37,61; Fe - 13,22; Ti - 22,66; О - 26,51. Способ получения тербийсодержащего спин-стекольного материала включает приготовление шихты из оксидов Fe2O3, Tb2О3 и TiO2, формование таблеток и их спекание в четыре этапа, максимальная температура отжига составляет 1250°C. Техническим результатом изобретения является получение нового магнитного материала с состоянием спинового стекла, с отсутствием сильно поглощающих нейтроны элементов. 2 табл., 2 ил.

Изобретение относится к области изготовления материалов с магнитным состоянием спинового стекла, которые могут быть полезны для развития магнитных информационных технологий и химической промышленности. Технический результат изобретения заключается в получении нового поликристаллического четырехкомпонентного магнитного материала со спин-стекольным магнитным состоянием с низкой нейтронной поглощающей способностью, формируемым магнитными ионами одного сорта - трехвалентными ионами железа. Спин-стекольный материал содержит, масс.%: железо - 12,73, титан - 21,83, лютеций - 39,90, кислород - 25,54. 1 ил., 4 табл.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способу изготовления пористых катодных материалов на основе манганита лантана-стронция, и может быть использовано для изготовления твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ), работающих при высоких температурах. Способ включает формирование пористой структуры посредством обжига порошка манганита лантана-стронция при температуре синтеза не менее 1300°C, при этом сначала проводят обжиг порошка манганита лантана-стронция при температурах 1100°C и 1200°C на воздухе с изотермическими выдержками 14 и 10 часов соответственно, а затем полученный порошок прессуют с использованием в качестве связующего 1%-ного раствора полибутилметакрилата в ацетоне в количестве 0,2 мл на 5 г порошка, окончательный синтез осуществляют при температуре 1450°C на воздухе в течение 10 часов. В предложенном способе не предусмотрено использование порообразователя, при этом полученные оксиды примерно обладают одинаковой пористостью, в частности 20-25% процентов при температуре спекания 1450°C, что является техническим результатом изобретения. 5 ил.

Изобретение относится к разработке новых магнитных материалов с магнитным состоянием спинового стекла и может найти применение в химической промышленности и электронной технике, в частности, для разработки моделей новых типов устройств магнитной памяти. Спин-стекольный магнитный материал HoFeTi2O7 получен твердофазным синтезом из исходных компонентов Fe2O3, TiO2 и Но2О3 при следующем соотношении, мас. %: Fe2O3 - 18,63, TiO2 - 37,28, Но2О3 - 44,09. Техническим результатом изобретения является получение нового спин-стекольного магнитного материала, обладающего большой разностью намагниченности, обусловленной изменением условий охлаждения образца, а также низким поглощением нейтронов. Намагниченность спин-стекольного материала почти в 20 раз больше, чем у известного материала. 2 табл., 1 ил.

Изобретение относится к радиоэлектронной технике и касается создания ферритовых материалов с большими величинами ширины линии спиновых волн, предназначенных для использования в СВЧ диапазоне, в том числе при изготовлении ферритов для приборов высокого уровня мощности сантиметрового диапазона длин волн. Ферритовый материал с большой шириной линии спиновых волн содержит в качестве базового состава оксиды железа, гадолиния и иттрия, и дополнительно оксид самария, при следующем соотношении компонентов, вес.%: оксид иттрия (Y2O3) - 27,2÷27,5, оксид гадолиния (Gd2O3) - 22,4÷22,6, оксид самария (Sm2O3) - 1,1÷1,2, оксид железа (Fe2O3) - остальное. Увеличение ширины линии спиновых волн с намагниченностью насыщения материала 1200 Гс, шириной кривой ферромагнитного резонанса - 140 Э, действительной составляющей диэлектрической проницаемости - 15,0, тангенсом угла диэлектрических потерь не более 2·10-4, температурой Кюри не менее 270°, на частоте 9,5 ГГц не менее 20 эрстед, является техническим результатом изобретения. 1 табл., 9 пр.
Наверх