РОЛЬ МЕЖФАЗНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ФОРМИРОВАНИИ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ МАГНИТНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ НАНОКОМПОЗИТОВ Проф., д.ф.н. РАМАЗАНОВ М.А Проф., д.ф.м.н. АБАСОВ С.А. Баку-2013 ПАРВАНА БАБАКИШИ кызы АСИЛБЕЙЛИ 2222.01 – физика и технология наноструктур Диссертация представлена на соискание ученой степени доктора философии по физическим наукам Научные руководители :
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 Presentation
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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