顏世峰,耿建新,崔繼軍,周云春,劉雷靜,周恩樂*
(中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所高分子物理與化學(xué)國家重點實驗室,長春 130022)
NiZnCu鐵氧體由于優(yōu)良的高頻電磁性能,作為多層片式電感(MLCI)使用,低溫?zé)Y(jié)是其技術(shù)關(guān)鍵[1-2]。近年來,納米材料及其特性被廣泛研究。利用納米粉末的超細(xì)活性可以實現(xiàn)鐵氧體的低溫?zé)Y(jié)。通過共沉淀法、球磨法、水熱合成法和溶膠-凝膠法已經(jīng)合成了粒徑在10-100nm范圍的鐵氧體粉體[3]。本文采用PVA(聚乙烯醇)為配體的溶膠-凝膠法成功合成了不同粒徑的納米Ni0.65Zn0.35Cu0.1Fe1.9O4鐵氧體,同傳統(tǒng)的有機配合物檸檬酸相比,PVA分子鏈上含有更多的配位反應(yīng)活性基團(tuán)羥基,與金屬離子間有更強的相互作用,易形成溶膠和交聯(lián)的凝膠,并且由于大分子鏈的機械阻隔作用,可以減輕偏析現(xiàn)象并在熱分解生成納米晶的過程中防止納米晶的團(tuán)聚。
干膠及其經(jīng)不同溫度熱處理所得樣品的IR如圖1,干膠在3400,1660和1384cm-1的特征譜帶分別對應(yīng)于PVA和殘留水中O-H的伸縮振動、H-O-H的彎曲振動和NO3-的反對稱伸縮振動。樣品經(jīng)250℃熱處理,O-H和NO3-的吸收譜帶強度大大減弱,對應(yīng)于殘留水的去除和NO3-的分解,而在1082 cm-1出現(xiàn)對應(yīng)于C-O-C伸縮振動的新的吸收峰,表明PVA中O-H的脫水和醚鍵的形成。在584和401 cm-1的強的吸收峰則是Ni0.65Zn0.35Cu0.1Fe1.9O4鐵氧體特征吸收峰,說明在此熱處理溫度下NiZnCu鐵氧體的形成。
干膠及其經(jīng)不同溫度熱處理所得樣品的XRD如圖2,干膠和175℃熱處理所得樣品為無定型的非晶態(tài),經(jīng)250℃熱處理后開始形成單相尖晶石結(jié)構(gòu)的NiZnCu鐵氧體,采用Scherer公式計算鐵氧體的晶粒尺寸。樣品經(jīng)250,350,450,550和700℃ 熱處理所得鐵氧體晶粒尺寸分別為14,15,18,20和36nm。經(jīng)250℃熱處理所得納米復(fù)合材料的TEM照片如圖3,納米NiZnCu鐵氧體呈球形,無顯著團(tuán)聚,粒徑約15nm,與XRD計算結(jié)果一致。