Luận án Tiến sĩ Vật lý Chất rắn: Chế tạo và Nghiên cứu Tính chất Từ của Vật liệu Tổ hợp Nano Mn-Bi-Ga Không Chứa Đất Hiếm

• Tác giả: Nguyễn Mẫu Lâm
• Người hướng dẫn: PGS. Trần Minh Thi
• Trường học: Đại học Sư phạm Hà Nội
• Chuyên ngành: Vật lý
• Đề tài: Chế tạo và nghiên cứu tính chất từ của vật liệu nano Mn-Bi-Ga không chứa đất hiếm
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• MỤC LỤC
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU TỪ CỨNG KHÔNG CHỨA ĐẤT HIẾM Mn-(Bi, Ga), VẬT LIỆU TỪ MỀM Fe-Co VÀ VẬT LIỆU TỪ CỨNG TỔ HỢP
• 1.1. Lịch sử phát triển, ứng dụng, tính chất từ và phân loại vật liệu từ cứng
• 1.2. Lịch sử phát triển và ứng dụng của vật liệu từ cứng
• 1.3. Tính chất từ và phân loại vật liệu từ cứng
• 1.3.1. Tính chất từ
• 1.3.2. Phân loại vật liệu từ cứng
• 1.4. Hệ vật liệu từ cứng không chứa đất hiếm nền Mn-(Bi, Ga)
• 1.4.1. Hệ vật liệu Mn-Bi
• 1.4.1.1. Cấu trúc tinh thể
• 1.4.1.2. Tính chất từ
• 1.4.2. Hệ vật liệu Mn-Ga
• 1.4.2.1. Cấu trúc tinh thể
• 1.4.2.2. Tính chất từ
• 1.5. Hệ vật liệu từ mềm Fe-Co
• 1.5.1. Cấu trúc tinh thể
• 1.5.2. Tính chất từ
• 1.6. Hệ vật liệu từ cứng tổ hợp nano
• 1.6.1. Tính chất từ của vật liệu từ cứng tổ hợp nano
• 1.6.2. Vi cấu trúc. Biểu hiện từ
• 1.6.3. Một số mô hình lý thuyết khác về vật liệu tổ hợp
• 1.7. Phương pháp chế tạo vật liệu từ cứng
• 1.7.1. Phương pháp vật lý
• 1.7.2. Phương pháp hóa học
• 1.8. Nghiên cứu và phát triển vật liệu từ cứng ở Việt Nam
• 1.9. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM
• 2.1. Phương pháp chế tạo mẫu
• 2.2. Phương pháp hồ quang. Phương pháp phun băng nguội nhanh
• 2.3. Phương pháp nghiền cơ năng lượng cao
• 2.4. Phương pháp Polyol
• 2.5. Phương pháp đồng kết tủa. Các phương pháp khảo sát cấu trúc và tính chất từ
• 2.5.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X
• 2.5.2. Phương pháp hiển vi điện tử
• 2.5.3. Phương pháp đo từ độ bằng từ kế mẫu rung
• 2.5.4. Phương pháp đo từ độ bằng từ kế từ trường xung
• 2.5.5. Phương pháp chuyển đổi đơn vị đo và tính tích năng lượng cực đại (BH)max
• 2.6. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU TỪ CỨNG NỀN Mn-(Bi, Ga)
• 3.1. Chế tạo vật liệu từ cứng Mn-Bi. Chế tạo vật liệu bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao
• 3.2. Chế tạo vật liệu bằng phương pháp nguội nhanh. Chế tạo vật liệu bằng phương pháp nguội nhanh kết hợp nghiền cơ năng lượng cao
• 3.3. Ảnh hưởng của hợp phần
• 3.4. Ảnh hưởng của thời gian nghiền
• 3.5. Ảnh hưởng của chế độ xử lí nhiệt lên cấu trúc và tính chất từ
• 3.6. Chế tạo vật liệu từ cứng nền Mn-Ga
• 3.6.1. Chế tạo vật liệu bằng phương pháp nguội nhanh
• 3.6.2. Chế tạo bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao
• 3.7. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
• 4. CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU TỪ MỀM Fe-Co
• 4.1. Chế tạo vật liệu từ mềm Fe-Co bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao
• 4.2. Ảnh hưởng của môi trường nghiền
• 4.3. Ảnh hưởng của thời gian nghiền
• 4.4. Chế tạo vật liệu bằng phương pháp Polyol
• 4.5. Ảnh hưởng của nồng độ pH
• 4.6. Ảnh hưởng của hợp phần
• 4.7. Chế tạo Fe-Co bằng phương pháp đồng kết tủa
• 4.8. KẾT LUẬN CHƯƠNG 4
• 5. CHƯƠNG 5: CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU TỪ CỨNG TỔ HỢP NANO Mn-(Bi, Ga)/Fe-Co
• KẾT LUẬN CHUNG
• CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC THUỘC LUẬN ÁN ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Luận án tiến sĩ

Luận án tiến sĩ này tập trung vào việc chế tạo và nghiên cứu tính chất từ của vật liệu nano Mn-Bi-Ga không chứa đất hiếm. Nghiên cứu này nhằm tìm kiếm các giải pháp thay thế cho vật liệu từ cứng truyền thống dựa trên đất hiếm, vốn đang đối mặt với các vấn đề về nguồn cung và môi trường. Luận án đã sử dụng các phương pháp chế tạo tiên tiến như phương pháp nghiền cơ năng lượng cao, phương pháp nguội nhanh, và phương pháp đồng kết tủa để tạo ra các vật liệu nano với cấu trúc và tính chất từ tối ưu.

1.1. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của luận án tiến sĩ là phát triển các vật liệu nano Mn-Bi-Ga có tính chất từ vượt trội mà không cần sử dụng đất hiếm. Nghiên cứu này hướng đến việc ứng dụng các vật liệu này trong các lĩnh vực như động cơ điện, máy phát điện, và các thiết bị y tế, nơi mà vật liệu từ cứng truyền thống đang được sử dụng rộng rãi.

1.2. Phương pháp nghiên cứu

Luận án đã áp dụng nhiều phương pháp chế tạo nano như phương pháp nghiền cơ năng lượng cao, phương pháp nguội nhanh, và phương pháp đồng kết tủa. Các phương pháp này được lựa chọn để đảm bảo tính đồng nhất và kiểm soát được cấu trúc hạt nano, từ đó cải thiện các tính chất từ của vật liệu.

II. Chế tạo vật liệu nano

Quá trình chế tạo vật liệu nano trong luận án bao gồm việc sử dụng các phương pháp tiên tiến để tạo ra các hạt nano với kích thước và cấu trúc tối ưu. Các phương pháp như phương pháp nghiền cơ năng lượng cao và phương pháp nguội nhanh đã được áp dụng để đảm bảo tính đồng nhất và kiểm soát được cấu trúc hạt nano.

2.1. Phương pháp nghiền cơ năng lượng cao

Phương pháp nghiền cơ năng lượng cao được sử dụng để tạo ra các hạt nano với kích thước nhỏ và phân bố đồng đều. Phương pháp này giúp cải thiện tính chất từ của vật liệu bằng cách tăng cường sự tương tác giữa các hạt nano.

2.2. Phương pháp nguội nhanh

Phương pháp nguội nhanh được áp dụng để tạo ra các vật liệu nano với cấu trúc tinh thể ổn định. Phương pháp này giúp kiểm soát được quá trình kết tinh của vật liệu, từ đó cải thiện các tính chất từ như từ độ bão hòa và lực kháng từ.

III. Nghiên cứu tính chất từ

Luận án đã tiến hành nghiên cứu tính chất từ của các vật liệu nano Mn-Bi-Ga thông qua các phương pháp đo đạc tiên tiến như phương pháp nhiễu xạ tia X, phương pháp hiển vi điện tử, và phương pháp đo từ độ bằng từ kế mẫu rung. Các kết quả nghiên cứu cho thấy các vật liệu này có tiềm năng ứng dụng cao trong các lĩnh vực công nghiệp và y tế.

3.1. Tính chất từ của vật liệu nano Mn Bi

Vật liệu nano Mn-Bi được nghiên cứu cho thấy có tính chất từ vượt trội với từ độ bão hòa cao và lực kháng từ lớn. Các kết quả đo đạc cho thấy vật liệu này có tiềm năng ứng dụng trong các thiết bị từ tính hoạt động ở nhiệt độ cao.

3.2. Tính chất từ của vật liệu nano Mn Ga

Vật liệu nano Mn-Ga cũng được nghiên cứu và cho thấy có tính chất từ ổn định với dị hướng từ tinh thể lớn. Điều này làm cho vật liệu này trở thành ứng cử viên tiềm năng để thay thế các vật liệu từ cứng truyền thống dựa trên đất hiếm.

IV. Ứng dụng thực tiễn

Vật liệu nano Mn-Bi-Ga không chứa đất hiếm có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp và y tế. Các nghiên cứu trong luận án đã chỉ ra rằng các vật liệu này có thể được sử dụng trong các thiết bị từ tính, động cơ điện, và máy phát điện, nơi mà các vật liệu từ cứng truyền thống đang được sử dụng.

4.1. Ứng dụng trong công nghiệp

Các vật liệu nano Mn-Bi-Ga có thể được sử dụng trong các thiết bị công nghiệp như động cơ điện và máy phát điện. Các tính chất từ vượt trội của vật liệu này giúp cải thiện hiệu suất và độ bền của các thiết bị này.

4.2. Ứng dụng trong y tế

Trong lĩnh vực y tế, các vật liệu nano Mn-Bi-Ga có thể được sử dụng trong các thiết bị chẩn đoán và điều trị. Các tính chất từ ổn định của vật liệu này giúp nâng cao độ chính xác và hiệu quả của các thiết bị y tế.