ارزیابی تاثیر افزودن نانولوله کربنی بر خواص ساختاری و مغناطیسی نانوذرات فریت استرانسیم

پدیده تداخل امواج الکترومغناطیس ناشی از پیشرفت سریع سیستم¬های الکترونیکی و ارتباطی در محدوده گیگاهرتز، از جمله مشکلات جوامع امروزی است. به همین دلیل توجه خاصی به رشد و توسعه جاذب¬های امواج الکترومغناطیسی جدید بخصوص مواد نانوکامپوزیتی شده است. در این تحقیق از نانوذرات فریت استرانسیم آلاییده شده با کاتیونهای منیزیم، کبالت و تیتانیم (با ترکیب شیمیایی srfe12-2x(mgco)x/2tixo19) بدست آمده از روش همرسوبی، به همراه نانولوله های کربنی(تک دیواره و چنددیواره) جهت تهیه یک ماده نانوکامپوزیتی جاذب امواج الکترومغناطیس با قابلیت تلفات انعکاس بالا در محدوده فرکانسی باند x (ghz 12-8) استفاده شد. بدین منظور در ابتدا مقادیر کاتیونهای آلاینده از 5/0 تا 5/2 انتخاب گردیده تا در بین آنها، نانوذرات فریت استرانسیم آلاییده شده با خواص بهینه از لحاظ خواص مغناطیسی و مایکروویو انتخاب گردد. سپس نمونه بهینه با مقادیر مختلفی از نانولوله های کربنی (از 1 تا 6 درصد حجمی) کامپوزیتی گردید. در این راستا جهت ارزیابی های ساختاری، مغناطیسی و مایکروویو نمونهها، از آزمونهای پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی، میکروسکوپ الکترونی عبوری، آنالیز حرارتی، مغناطومتر ارتعاشی و تحلیلگر شبکه برداری استفاده گردید. نتایج آزمون پراش پرتو ایکس نشان دادکه در تمامی نمونه ها فاز فریت استرانسیم با خلوص بالا تشکیل شده، اما با افزایش میزان کاتیونهای آلاینده، فاز fe2o3 ظاهر میشود. مطابق با نتایج آنالیز حرارتی نیز، مکانیزم تشکیل نانوذرات فریت استرانسیم براساس مکانیزم جوانه زنی و رشد تعیین گردید. نتایج آزمون مغناطومتر ارتعاشی نشان دادکه با افزایش میزان کاتیونهای آلاینده، مغناطش اشباع فریت استرانسیم از حدود emu/g 40 به emu/g 19 کاهش مییابد. از بین نانوذرات فریت استرانسیم آلاییده شده، نمونه با مقدار 2=x، بعنوان نمونه با خواص بهینه انتخاب گردید. پهنای باند قابل جذب توسط این نمونه در محدوده فرکانسی باند x برابر با 6/2 گیگاهرتز (در زیر db20-) بدست آمد. نتایج نشان داد که حضور نانولوله های کربنی تاثیر زیادی بر نیروی پسماندزدای نانوذرات فریت استرانسیم نداشته اما با افزایش میزان نانولوله کربنی در نمونه نانوکامپوزیتی مغناطش اشباع کاهش می یابد. بطوریکه مغناطش اشباع از حدود emu/g 19 برای نانوذرات فریت استرانسیم به حدود emu/g 11 برای نمونه نانوکامپوزیتی حاوی 5 درصد حجمی نانولوله کربنی کاهش یافت. در این مورد، نتایج نشان داد که نمونه نانوکامپوزیتی با مقدار 5درصد حجمی از نانولولههای کربنی چند دیواره، در بین نمونه های مشابه، بیشترین پهنای باند جذب (ghz 4) در زیر db 20- در محدوده فرکانسی باند x (ghz 12-8) را دارا میباشد. بیشترین تلفات انعکاس این نمونه نیز در فرکانس ghz 1/11 و برابر db 45/44- بدست آمد. نتایج حاصل از آزمونهای انجام شده بر روی نمونه های نانوکامپوزیتی حاوی مقادیر مختلفی از نانولوله های کربنی تک دیواره نیز نشان داد که در 4 درصد حجمی از نانولوله کربنی تک دیواره می توان به خواص بهینه ای از جذب مایکروویو دست یافت. این نمونه نیز توانست کل پهنای باند x را پوشش دهد. بیشترین تلفات انعکاس آن در فرکانس ghz 1/11 و برابر با db 4/36- می باشد. با توجه به نتایج بدست آمده از مقایسه نمونه های نانوکامپوزیتی حاوی نانولولههای کربنی تک دیواره و چند دیواره، مشخص گردید که نمونه نانوکامپوزیتی متشکل از نانوذرات فریت استرانسیم آلاییده شده (2=x) و 5 درصد حجمی نانولوله کربنی چند دیواره، از خواص جذب مایکروویو بهتری در بین سایر نمونه ها برخوردار است. بطور کلی ماده نانوکامپوزیتی حاوی نانوذرات فریت استرانسیم آلاییده شده به همراه نانولوله های کربنی، عملکرد مطلوبی در محدوده مایکروویو از خود نشان داد و بنابراین می تواند انتخاب مناسبی بعنوان ماده جاذب امواج مایکروویو در محدوده فرکانسی رادارهای بلندبرد محسوب گردد. کلید واژه ها: نانوذرات فریت استرانسیم، نانولوله کربنی، خواص مغناطیسی، تلفات انعکاس مایکروویو