Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thụ sóng vi ba từ tổ hợp La1.5Sr0.5NiO4 và hạt nano từ

• Tác giả: Chu Thị Anh Xuân
• Người hướng dẫn: TS. Đào Nguyên Hoài Nam
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Vật liệu điện tử
• Đề tài: Nghiên cứu chế tạo một số vật liệu hấp thụ sóng vi ba trên cơ sở tổ hợp vật liệu điện môi La1,5Sr0,5NiO4 với các hạt nano từ
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ khoa học vật liệu
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. MỞ ĐẦU
• 2. CÁC HIỆN TƯỢNG VÀ VẬT LIỆU HẤP THỤ SÓNG VI BA
• 2.1. Lịch sử hình thành và phát triển của vật liệu hấp thụ sóng vi ba
• 2.2. Cơ sở lý thuyết và các ứng dụng của sóng điện từ
• 2.3. Sự tán xạ và phản xạ sóng điện từ bởi môi trường vật chất
• 2.4. Khử phản xạ bằng cấu trúc hình dạng
• 2.5. Kỹ thuật khử phản xạ chủ động
• 2.6. Kỹ thuật khử phản xạ bị động
• 2.7. Kỹ thuật khử phản xạ bằng vật liệu hấp thụ
• 2.8. Các cơ chế hấp thụ sóng điện từ trong vùng tần số vi ba
• 2.9. Cơ chế tổn hao trong các chất dẫn điện
• 2.10. Cơ chế tổn hao điện môi
• 2.11. Cơ chế tổn hao từ
• 2.12. Một số cấu trúc và vật liệu hấp thụ sóng vi ba
• 2.12.1. Đa lớp điện môi hấp thụ sóng vi ba
• 2.12.2. Cấu trúc hấp thụ dạng màn chắn cộng hưởng Salisbury
• 2.12.3. Lớp hấp thụ Dallenbach
• 2.12.4. Lớp hấp thụ Jaumann
• 2.12.5. Vật liệu hấp thụ từ tính
• 2.12.6. Các vật liệu hấp thụ bất đồng nhất. Vật liệu hấp thụ sóng vi ba hỗn hợp
• 2.12.7. Vật liệu meta hấp thụ hoàn hảo sóng vi ba
• 2.13. Một số hệ vật liệu liên quan đến đối tượng nghiên cứu của đề tài
• 2.13.1. Hệ vật liệu La1,5Sr0,5NiO4 (LSNO)
• 2.13.2. Hệ vật liệu ferrite spinel MFe2O4 (M = Co, Ni)
• 2.13.3. Hệ vật liệu sắt từ La0,7Sr0,3MnO3 (LSMO)
• 2.13.4. Hệ hạt nano kim loại sắt
• 2.14. Kết luận chương
• 3. KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM
• 3.1. Qui trình chế tạo các hạt nano
• 3.2. Các phép đo khảo sát cấu trúc và tính chất của vật liệu
• 3.2.1. Khảo sát cấu trúc tinh thể bằng phương pháp nhiễu xạ tia X
• 3.2.2. Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM). Phổ tán sắc năng lượng (EDX)
• 3.3. Các phương pháp đo tính chất từ của vật liệu
• 3.4. Một số phương pháp đo các thông số điện từ của vật liệu hấp thụ sóng vi ba
• 3.5. Kết luận chương
• 4. TÍNH CHẤT HẤP THỤ SÓNG VI BA CỦA HỆ HẠT NANO ĐIỆN MÔI La1,5Sr0,5NiO4
• 4.1. Các đặc trưng cơ bản của hệ hạt nano điện môi La1,5Sr0,5NiO4
• 4.2. Đặc trưng cấu trúc và kích thước hạt
• 4.3. Tính chất từ của vật liệu
• 4.4. Khả năng hấp thụ sóng vi ba của hệ hạt nano La1,5Sr0,5NiO4 theo độ dày lớp hấp thụ
• 4.5. Kết luận chương
• 5. CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT HẤP THỤ SÓNG VI BA CỦA CÁC HẠT NANO KIM LOẠI Fe
• 5.1. Ảnh hưởng của điều kiện chế tạo lên cấu trúc, kích thước hạt tính chất từ của vật liệu nano kim loại Fe
• 5.2. Tính chất hấp thụ sóng vi ba của hệ hạt nano kim loại sắt
• 5.3. Ảnh hưởng của độ dày lớp hấp thụ lên tính chất hấp thụ sóng vi ba của các lớp hấp thụ Fe/paraffin
• 5.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ khối lượng bột nano Fe/paraffin lên tính chất hấp thụ sóng vi ba của các lớp hấp thụ Fe/paraffin
• 5.5. Kết luận chương
• 6. CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT HẤP THỤ SÓNG VI BA CỦA MỘT SỐ HỆ HẠT NANO TỔ HỢP ĐIỆN MÔI/SẮT TỪ, FERRITE
• 6.1. Công nghệ chế tạo và các đặc trưng cơ bản của các vật liệu CoFe2O4, NiFe2O4 và La0,7Sr0,3MnO3
• 6.2. Hệ hạt nano ferrite CoFe2O4
• 6.3. Hệ hạt nano ferrite NiFe2O4
• 6.4. Hệ hạt nano sắt từ La0,7Sr0,3MnO3
• 6.5. Khả năng hấp thụ sóng vi ba của một số hệ hạt nano tổ hợp
• 6.5.1. Hệ hạt nano tổ hợp (100-x)La1,5Sr0,5NiO4/xCoFe2O4 (x = 0; 2; 4; 6; 8; 10)
• 6.5.2. Hệ hạt nano tổ hợp (100-x)La1,5Sr0,5NiO4/xNiFe2O4 (x = 0; 8; 15; 20; 30; 35)
• 6.5.3. Hệ hạt nano tổ hợp (100-x)La1,5Sr0,5NiO4/xLa0,7Sr0,3MnO3 (x = 0; 4; 8; 10)
• 6.6. Kết luận chương
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC KÝ HIỆU
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC BẢNG

I. Giới thiệu về vật liệu hấp thụ sóng vi ba

Nghiên cứu tập trung vào vật liệu hấp thụ sóng vi ba dựa trên tổ hợp La1.5Sr0.5NiO4 và hạt nano từ. Sóng vi ba, với tần số từ 1 GHz đến 300 GHz, được ứng dụng rộng rãi trong truyền thông, quân sự và y tế. Tuy nhiên, việc giảm thiểu ảnh hưởng của sóng điện từ là vấn đề cấp thiết. Vật liệu hấp thụ sóng vi ba (MAM) đóng vai trò quan trọng trong việc che chắn và chống nhiễu điện từ. Nghiên cứu này nhằm phát triển vật liệu mới với khả năng hấp thụ sóng vi ba hiệu quả, đặc biệt trong dải tần số từ 8-12 GHz, ứng dụng trong công nghệ tàng hình quân sự.

1.1. Cơ sở lý thuyết và ứng dụng

Sóng vi ba được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như truyền thông không dây, phát sóng vệ tinh và điều trị y tế. Vật liệu hấp thụ sóng vi ba giúp giảm thiểu nhiễu điện từ và tăng tính bảo mật. Các nghiên cứu tập trung vào việc tăng cường khả năng hấp thụ và mở rộng dải tần số hoạt động. Công nghệ nano mở ra hướng phát triển mới, với các vật liệu nano có khả năng hấp thụ mạnh hơn so với vật liệu khối.

1.2. Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu nhằm chế tạo vật liệu từ tổ hợp La1.5Sr0.5NiO4 và hạt nano từ, đánh giá khả năng hấp thụ sóng vi ba và ứng dụng trong các lĩnh vực quân sự và công nghệ. Mục tiêu là tạo ra vật liệu mới với độ tổn hao phản xạ (RL) cao, đạt giá trị âm sâu, đảm bảo hiệu quả hấp thụ sóng vi ba.

II. Phương pháp nghiên cứu và chế tạo vật liệu

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp chế tạo vật liệu tiên tiến, bao gồm quy trình nghiền bi và ủ nhiệt để tạo ra hạt nano từ và tổ hợp La1.5Sr0.5NiO4. Các phương pháp đo lường như nhiễu xạ tia X (XRD), hiển vi điện tử quét (SEM) và từ kế mẫu rung (VSM) được sử dụng để đánh giá cấu trúc và tính chất của vật liệu. Độ tổn hao phản xạ (RL) được tính toán dựa trên các thông số điện từ như độ từ thẩm và hằng số điện môi.

2.1. Quy trình chế tạo hạt nano

Quy trình chế tạo hạt nano từ bao gồm nghiền bi và ủ nhiệt để đạt được kích thước hạt nano mong muốn. Các hạt nano được phân tán trong chất nền paraffin để tạo thành lớp hấp thụ. Quy trình này đảm bảo tính đồng nhất và ổn định của vật liệu.

2.2. Phương pháp đo lường và đánh giá

Các phương pháp đo lường như XRD, SEM và VSM được sử dụng để đánh giá cấu trúc tinh thể, kích thước hạt và tính chất từ của vật liệu. Độ tổn hao phản xạ (RL) được tính toán dựa trên các thông số điện từ, đảm bảo độ chính xác trong đánh giá khả năng hấp thụ sóng vi ba.

III. Kết quả và ứng dụng của vật liệu

Kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu hấp thụ sóng vi ba từ tổ hợp La1.5Sr0.5NiO4 và hạt nano từ có độ tổn hao phản xạ (RL) đạt giá trị âm sâu, đặc biệt trong dải tần số từ 8-12 GHz. Vật liệu này có tiềm năng ứng dụng trong công nghệ tàng hình quân sự và các thiết bị truyền thông không dây. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc pha trộn các vật liệu điện môi và từ tính theo tỷ lệ thích hợp có thể tăng cường khả năng hấp thụ sóng vi ba.

3.1. Đánh giá tính chất hấp thụ

Vật liệu tổ hợp La1.5Sr0.5NiO4 và hạt nano từ cho thấy khả năng hấp thụ sóng vi ba vượt trội, với độ tổn hao phản xạ (RL) đạt giá trị âm sâu. Điều này được giải thích bởi sự cân bằng giữa hằng số điện môi và độ từ thẩm, đảm bảo hiệu quả hấp thụ sóng vi ba.

3.2. Ứng dụng thực tiễn

Vật liệu này có tiềm năng ứng dụng trong công nghệ tàng hình quân sự, giúp giảm thiểu phản xạ sóng radar. Ngoài ra, nó cũng có thể được sử dụng trong các thiết bị truyền thông không dây, đảm bảo tính bảo mật và giảm nhiễu điện từ.