Спин-стекольный магнитный материал с содержанием иттербия

Авторы патента:

Дрокина Тамара Васильевна (RU)

Молокеев Максим Сергеевич (RU)

Великанов Дмитрий Анатольевич (RU)

Петраковский Герман Антонович (RU)

H01L43/10 - выбор материалов

C04B35/6264 - Формованные керамические изделия, характеризуемые их составом (пористые изделия C04B 38/00; изделия, характеризуемые особой формой, см. в соответствующих классах, например облицовка для разливочных и плавильных ковшей, чаш и т.п. B22D 41/02); керамические составы (содержащие свободный металл, связанный с карбидами, алмазом, оксидами, боридами, нитридами, силицидами, например керметы или другие соединения металлов, например оксинитриды или сульфиды, кроме макроскопических армирующих агентов C22C); обработка порошков неорганических соединений перед производством керамических изделий (химические способы производства порошков неорганических соединений C01)

C04B35/50 - на основе соединений редкоземельных металлов

C04B35/462 - на основе титанатов

C04B35/40 - с оксидами редкоземельных металлов

C04B2235/3232 - Известь; магнезия; шлак; цементы; их составы, например строительные растворы, бетон или аналогичные строительные материалы; искусственные камни; керамика (кристаллизуемая стеклокерамика C03C 10/00); огнеупоры, обработка природного камня

Владельцы патента RU 2647544:

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" (RU)

Изобретение относится к области разработки новых керамических редкоземельных оксидных 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 YbFeTi₂O₇ включает железо, титан, кислород и иттербий при следующем соотношении компонентов, ат.%: иттербий - 9,09; железо - 9,09; титан - 18,18; кислород - 63,64. Способ получения иттербийсодержащего спин-стекольного материала включает приготовление шихты из оксидов Fe₂O₃, Yb₂O₃ и TiO₂, формование таблеток и их спекание в четыре этапа с максимальной температурой отжига 1250°С. Техническим результатом изобретения является получение нового магнитного материала с состоянием спинового стекла и содержащего редкоземельный элемент с низкими значениями сечения захвата тепловых нейтронов и удельного электросопротивления. 3 табл., 2 ил.

Изобретение относится к области получения новых магнитных материалов, а именно оксидных керамических материалов с магнитным состоянием спинового стекла, характеризуемых вырожденным магнитным состоянием, и может найти применение в химической промышленности и электронной технике, в частности, для разработки моделей новых типов устройств магнитной памяти.

В связи с неослабляющим интересом к поиску новых материалов, перспективных для использования в различных областях техники, целенаправленное получение веществ с разнообразными магнитными свойствами и типами магнитного упорядочения является одной из актуальных задач физики конденсированного состояния. Разработка и создание магнитных материалов, в том числе оксидных соединений, содержащих редкоземельные элементы и элементы переходных металлов, требует исследования их свойств. Среди методов изучения важным является нейтронография, позволяющая дать информацию о магнитной структуре материала, о магнитных фазовых состояниях и их изменении.

Известно оксидное соединение GdFeTi₂O₇, содержащее редкоземельный элемент, [Г.А. Петраковский, Т.В. Дрокина, Д.А. Великанов, О.А. Баюков, М.С. Молокеев, А.В. Карташев, А.Л. Шадрина А.А. Мицук ФТТ 54, 1701 (2012)], обладающее свойствами спинового стекла.

Этот материал содержит гадолиний, существенно поглощающий нейтроны (сечение захвата нейтронов 44000 барн) и имеющий высокое электрическое сопротивление (141 ом*см*10^-6).

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является самарийсодержащий спин-стекольный магнитный материал SmFeTi₂O₇ [патент RU №2470897 С2, МПК С04В 35/40, опубл. 27.12.2012], в состав которого входят магнитные ионы железа и самария, а также титан и кислород при следующем соотношении ат. %: Fe - 9,09; Ti - 18,18; О - 63,64; Sm - 9,09.

Недостатком известного технического решения является содержание самария, характеризуемого высоким поглощением нейтронов, затрудняющим применение нейтронографии для исследования свойств, и большим электросопротивлением.

Техническим результатом изобретения является получение нового магнитного материала с состоянием спинового стекла и содержащего редкоземельный элемент с низкими значениями сечения захвата тепловых нейтронов и удельного электросопротивления.

Указанный технический результат достигается тем, что в спин-стекольном магнитном материале, включающем железо, титан, кислород и редкоземельный элемент, новым является то, что в качестве редкоземельного элемента содержится иттербий, при следующем соотношении компонентов, ат. %: иттербий - 9,09; железо - 9,09; титан - 18,18; кислород - 63,64.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемое изобретение отличается от известного составом, содержит иттербий с низким сечением захвата нейтронов, допускающим проведение нейтронографических исследований, и с лучшей электропроводностью среди лантаноидов.

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

Замещение в составе известного технического решения самария на иттербий позволяет устранить указанные недостатки прототипа. В формировании магнитного состояния участвуют два вида магнитных ионов: редкоземельный ион Yb³⁺ и ион железа Fe³⁺. Заявляемый материал обладает магнитным состоянием спинового стекла, содержит иттербий, слабо поглощающий нейтроны (сечение захвата нейтронов иттербия составляет 36 барн, в сравнении, самарий - 6800 барн) и характеризующийся низким удельным электрическим сопротивлением (27 ом*см*10^-6, в сравнении, для самария удельное электрическое сопротивление - 88 ом*см*10^-6).

Способ получения иттербийсодержащего спин-стекольного магнитного материала представляет собой твердофазный синтез. В качестве исходных компонентов используются оксиды Fe₂O₃, TiO₂ и Yb₂O₃ при следующем соотношении, мас.%:

Fe₂O₃- 18,29; TiO₂- 36,58; Yb₂O₃- 45,13.

Исходные соединения, составляющие шихту, перед развеской высушиваются, затем смешиваются и перетираются с добавлением этилового спирта. Из приготовленной шихты формируются таблетки под давлением около 10 кбар диаметром 10 мм и толщиной 1,5-2,0 мм. Полученные таблетки отжигают в печи в четыре этапа (табл. 1). Максимальная температура каждого отжига 1250°С. После завершения каждого этапа синтеза таблетки перетираются, прессуются и помещаются в печь для последующего отжига.

Содержание элементов в материале YbFeTi₂O₇ показано в таблице 2.

Заявляемое техническое решение иллюстрируется следующим:

Анализ синтезированных образцов (фиг. 1) осуществлялся с помощью рентгеновской дифракции. Порошковая рентгенограмма YbFeTi₂O₇ отснята при комнатной температуре на дифрактометре D8 ADVANCE фирмы Bruker, используя линейный детектор VANTEC и Cu-Kα излучение. В таблице 3 приведены результаты уточнения кристаллической структуры соединения YbFeTi₂O₇ и основные параметры рентгеновского эксперимента Данные исследования методом рентгеновской дифракции показали, что кристаллическая решетка соединения YbFeTi₂O₇ характеризуется ромбической пространственной группой Pcnb.

На фиг. 2 показана температурная зависимость магнитного момента заявляемого иттербийсодержащего соединения. Измерения проведены в магнитном поле Н=0,05 Т. Масса образца m=0.045 г. Результаты магнитных измерений показали, что наблюдается разница зависимостей FC (охлаждение образца в магнитном поле Н=0,05 Т) и ZFC (охлаждение образца в нулевом магнитном поле). Таким образом, магнитный момент зависит от магнитной предыстории образца при температурах ниже температуры замерзания T_f = 4,5 К. Это является характерной особенностью веществ со спин-стекольным магнитным состоянием.

Таким образом, заявляемый материал, полученный из оксидов железа, титана, иттербия обладает магнитным состоянием спинового стекла и содержит иттербий с низкими значениями электросопротивления и сечения захвата нейтронов.

Полученный новый магнитный материал, отвечающий формуле YbFeTi₂O₇, расширяет класс соединений с магнитным состоянием спинового стекла.

Спин-стекольный магнитный материал с содержанием иттербия, включающий железо, титан, кислород и редкоземельный элемент, отличающийся тем, что в качестве редкоземельного элемента содержит иттербий при следующем соотношении компонентов, ат.%:

иттербий	9,09
железо	9,09
титан	18,18
кислород	63,64

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.

Многослойная тонкопленочная магниторезистивная наноструктура // 2334306

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.

Датчик магнитного поля // 2238571

Полупроводниковое устройство // 432856

Патент 241546 // 241546

Способ получения композиционных керамических изделий на основе нитрида кремния // 2647540

Изобретение относится к области получения композиционных керамических изделий и может быть использовано в строительстве или промышленности, в частности в термонагруженных местах энергетических установок.

Способ производства изогнутой сотовидной структуры из композиционного материала // 2647024

Изобретение относится к способу изготовления изогнутой сотовой структуры (10). Способ включает в себя выполнение следующих операций:- создание растягиваемой волоконной структуры (100) путем многослойной прошивки множества слоев нитей основы и множества слоев нитей утка; создаваемая волоконная структура содержит несоединенные зоны, проходящие по всей глубине волоконной структуры, разделенные друг от друга соединяющими зонами, которые соединяют множество слоев нитей утка.

Способ измельчения смеси карбоната стронция и оксида железа в производстве гексаферритов стронция // 2645192

Изобретение относится к технологии магнитотвердых ферритов и может быть использовано при изготовлении гексаферритов стронция. Технический результат - повышение активности при измельчении смеси исходных ферритообразующих компонентов в производстве гексаферрита стронция, что обеспечивает повышение коэрцитивной силы по намагниченности гексаферрита стронция больше 235 кА/м за счёт снижения температуры синтеза и обжига.

Расплавленные зерна недоксидов титана и керамические изделия, содержащие такие зерна // 2643982

Изобретение относится к зернам для изготовления керамических изделий, состоящих, по большей части, из недоксидов титана. Расплавленные зерна состоят из фаз недоксидов титана, отвечающих формуле TinO2n-1, в которых указанные фазы являются Ti5O9 или Ti6O11 или смесью двух этих фаз.

Теплоизоляционное огнеупорное изделие // 2643375

Изобретение относится к производству теплоизоляционных огнеупорных изделий, содержащих муллитокремнеземистое волокно и предназначенных для изготовления изделий для футеровки высокотемпературных тепловых агрегатов.

Способ получения карбида кремния // 2642660

Изобретение относится к технологии получения карбида кремния для изготовления приборов СВЧ-техники, оптоэлектроники и силовой техники. Карбид кремния получают из шихты, содержащей нанопорошки кремнийсодержащего (SiO, SiO2, H2SiO3) и углеродсодержащего (углевод общей формулы Cn(H2O)m, где n≥12; m=n-1, многоатомный спирт общей формулы CnH2n+2On, где n≥2, альдегидные либо кетонные производные многоатомных спиртов общей формулы (CH2O)n, где n≥3 компонентов, приготовленной в деионизованной воде, с последующим ступенчатым нагревом в три стадии: до температуры 145-195°C с выдержкой 1,5-3 ч, до 800-1000°C с выдержкой 0,4-1 ч и до 1450-1650°C с выдержкой в течение 1-1,5 ч.

Способ получения технологических заготовок керамических изделий из нитрида кремния // 2641358

Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно получению изделий из материалов на основе нитрида кремния, которые могут широко использоваться в авиационной и космической промышленности, а также ракетостроении и других отраслях современной техники.

Способ обработки нитей из карбида кремния // 2641045

Изобретение относится к способу обработки нитей из карбида кремния, применяемых для армирования композиционных материалов. Способ включает стадию химической обработки нитей водным раствором кислоты, содержащим фтористоводородную кислоту и азотную кислоту, при температуре 10-30°С для удаления диоксида кремния, который присутствует на поверхности нитей, и для образования слоя микропористого углерода.

Композитный материал на основе оксида циркония // 2640853

Изобретение относится к керамическому композитному материалу, содержащему матрицу из стабилизированного в тетрагональной фазе оксида циркония и вторичную фазу, и может быть использовано в стоматологической и медицинской технике: для реставрации зубов и технике имплантирования.

Обработка зольного уноса и изготовление изделий, содержащих составы на основе зольного уноса // 2640684

Изобретение относится к составам на основе зольного уноса и может быть использовано для изготовления сравнительно тонких керамических изделий. Состав на основе зольного уноса формируют из смеси на основе зольного уноса, содержащей более 70% зольного уноса по сухому весу состава, пластификатор, служащий для связки частиц зольного уноса в составе, и, по желанию, одну или более керамических добавок.

Способ изготовления герметичных изделий из композиционных материалов // 2624707

Изобретение относится к способу изготовления герметичных изделий. Способ включает изготовление внутренней оболочки из композиционного материала (КМ), формирование на ней герметичного покрытия, изготовление поверх покрытия наружной оболочки из КМ на основе того же типа армирующих волокон, что и КМ внутренней оболочки, при этом используют высокомодульные высокопрочные углеродные волокна.

Способ получения легированного алюмоиттриевого граната // 2613994

Изобретение относится к технологии получения соединений, относящихся к группе сложных оксидов со структурой граната, легированных щелочными и щелочноземельными элементами и элементами 3d группы, которые могут быть применены для изготовления различных люминесцентных материалов в оптоэлектронике, в том числе для изготовления светодиодных источников освещения.

Способ получения высокотемпературной сверхпроводящей керамики // 2601073

Изобретение относится к способу получения сверхпроводящих керамических материалов различной плотности на основе сложного оксида YBa2Cu3O7-δ, содержащего преимущественно фазу из наноструктурированных порошков, оптимально насыщенную кислородом, для изготовления компонентов электронной техники и электроэнергетики.

Способ получения порошка фторида стронция, активированного фторидом неодима, для лазерной керамики // 2574264

Изобретение может быть использовано при изготовлении сырья для горячего прессования фторидной лазерной керамики. Способ получения порошка фторида стронция, активированного фторидом неодима, включает взаимодействие раствора фторида аммония с раствором, содержащим нитрат стронция и нитрат неодима.

Способ получения нанокристаллических порошков гафната диспрозия и керамических материалов на их основе // 2565712

Изобретение может быть использовано при изготовлении нейтронопоглощающих материалов для стержней регулирования систем управления и защиты ядерных реакторов. Способ получения керамических материалов на основе нанокристаллических порошков гафната диспрозия включает изготовление смешанного гидроксида диспрозия и гафния путем растворения в воде солей HfOCl2·8H2O и Dy(NO3)3·5H2O и добавления полученного раствора к раствору аммиака.

Способ получения порошка фторида бария, активированного фторидом церия, для сцинтилляционной керамики // 2545304

Изобретение может быть использовано в производстве сцинтилляционной керамики с повышенным световыходом. Способ получения порошка фторида бария, активированного фторидом церия, включает взаимодействие раствора фторида аммония с раствором, содержащим нитрат бария и нитрат церия.