Estudo da influência da dopagem e do acoplamento de fases magnéticas sobre o (BH)max da BaFe12O19

dc.contributor.advisorAraújo, José Humberto de
dc.contributor.advisorIDhttps://orcid.org/0000-0002-3390-8600pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2455132422249405pt_BR
dc.contributor.authorSilva, Lucas Marques da
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/6837459494729405pt_BR
dc.contributor.referees1Bohn, Felipe
dc.contributor.referees1IDhttps://orcid.org/0000-0002-5907-4106pt_BR
dc.contributor.referees1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9522788035526763pt_BR
dc.contributor.referees2Torres, Marco Antônio Morales
dc.contributor.referees3Mariano, José Fernando Morais Lopes
dc.contributor.referees4Paesano Júnior, Andrea
dc.date.accessioned2022-10-13T20:06:49Z
dc.date.available2022-10-13T20:06:49Z
dc.date.issued2022-07-01
dc.description.abstractThe M-type barium hexaferrite (BaFe12O19), an iron oxide with hexagonal geometry, is a material that play an important technological role in applications such as permanente magnets, microwave devices and magnetic recording. In this work, we study the influence of two experimental approaches used to improve the maximum energy product, (BH)max, of barium hexaferrite: doping with lanthanum (La) and cobalt (Co), and the coupling of magnetic phases. In the first one, we produced samples of barium hexaferrite, using the Ionic Coordination Reaction (ICR) method, doped with a fixed amount of La and a variable amount of cobalt, Ba0.7La0.3Fe12-xCoxO19, x = (0.0, 0.25, 0.50, 0.75 and 1.0). In the second, through the polyol process, we coated samples of pure and impurity-free barium hexaferrite (also obtained by the ICR method) with superparamagnetic nanoparticles of cobalt ferrite (CoFe2O4), obtaining coupled nanocomposites of BaFe12O19/CoFe2O4 with different proportions. Then, these samples were submitted to a reductive process in a hydrogen atmosphere, where there was a partial reduction of cobalt ferrite, giving rise to a new nanocomposite of the BaFe12O19/CoFe2O4@CoFe2 type. These samples were characterized by the use of X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), vibrating sample magnetometer (VSM), as a function of magnetic field and temperature and Mössbauer spectroscopy. In the first approach, XRD measurements showed the presence of a small amount of α-Fe2O3 in the doped samples. The SEM images revealed a morphology like nanorod, smaller than the critical limit for single-domain particles. Optimized magnetic properties were achieved for the sample with concentration of Co x = 0.25. Furthermore, this sample displayed the highest value of (BH)max of 6.98 kJ/m3 (0.877 MGOe), which corresponds to a significant improvement of 8% over the pure sample. For the second approach, XRD analyzis revealed the presence of two phases, BaFe12O19 and CoFe2O4, for the as prepared nanocomposites, and three phases, BaFe12O19, CoFe2O4 and CoFe2, for the nanocomposites after reduction. The TEM micrographs showed that the different phases are structurally coupled. Magnetization (Mr) and remanent demagnetization (Md) measurements were performed at room temperature. Through Mr and Md it was possible to make the Henkel and δm plots of the nanocomposites that provided information about the nature of the interactions between the phases and about the magnetic behavior. We detected a coupling of the exchange-spring type between the phases of the nanocomposites.pt_BR
dc.description.resumoA hexaferrita de bário tipo M (BaFe12O19), óxido de ferro de geometria hexagonal, é um material que desempenha um importante papel tecnológico em aplicações como ímãs permanente, dispositivos de micro-ondas e gravação magnética. Neste trabalho, estudamos a influência de duas abordagens experimentais usadas para o melhoramento do produto energético máximo, (BH)max, da hexaferrita de bário: a dopagem com lantânio (La) e cobalto (Co), e o acoplamento de fases magnéticas. Na primeira, produzimos amostras de hexaferrita de bário, por meio do método de Reação por Coordenação Iônica (RCI), dopadas com uma quantidade fixa de La e uma quantidade variável de cobalto, Ba0,7La0,3Fe12−xCoxO19, x = (0,0, 0,25, 0,50, 0,75 e 1,0). Na segunda, através do processo poliol, revestimos amostras de hexaferrita de bário pura e livre de impurezas (obtidas também pelo método RCI) com nanopartículas superparamagnéticas de ferrita de cobalto (CoFe2O4), obtendo nanocompósitos acoplados de BaFe12O19/CoFe2O4 com diferentes proporções.Em seguida, essas amostras foram submetidas a um processo redutivo em atmosfera de hidrogênio, onde houve uma redução parcial da ferrita de cobalto, dando origem a um novo nanocompósito do tipo BaFe12O19/CoFe2O4@CoFe2. Essas amostras foram caracterizadas pelo emprego da difratometria de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET), magnetometria de amostra vibrante (MAV), em função do campo magnético e da temperatura e espectroscopia Mössbauer. Na primeira abordagem, as medidas de DRX mostraram a presença de uma pequena quantidade de α-Fe2O3 nas amostras dopadas. As imagens MEV revelaram uma morfologia do tipo nanobastonete, de tamanho menor que o limite crítico para partículas monodomínio. As propriedades magnéticas otimizadas foram alcançadas para a amostra com concentração de Co x = 0,25. Além disso, esta amostra apresentou o valor mais alto de (BH)maxde 6,98 kJ/m3 (0,877 MGOe), que corresponde a uma melhora significativa de 8% em relação a amostra pura. Para a segunda abordagem, as análises de DRX revelaram a presença de duas fases, BaFe12O19 e CoFe2O4, para os nanocompósitos como preparados, e de três fases, BaFe12O19, CoFe2O4 e CoFe2, para os nanocompósitos após a redução. As micrografias MET mostraram que as diferentes fases estão acopladas estruturalmente. Medidas de magnetização (Mr) e desmagnetização remanente (Md) foram realizadas em temperatura ambiente. Através de Mre Mdfoi possível fazer os plots de Henkel e δm dos nanocompósitos que forneceu informações sobre a natureza das interações entre as fases e sobre o comportamento magnético. Detectamos um acoplamento do tipo exchange-spring entre as fases dos nanocompósitos.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqpt_BR
dc.identifier.citationSILVA, Lucas Marques da. Estudo da influência da dopagem e do acoplamento de fases magnéticas sobre o (BH)max da BaFe12O19. Orientador: José Humberto de Araújo. 2022. 152f. Tese (Doutorado em Física) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/49565
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICApt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectFísicapt_BR
dc.subjectHexaferrita de báriopt_BR
dc.subjectDopagempt_BR
dc.subjectFerrita de cobaltopt_BR
dc.subjectLiga cobalto ferropt_BR
dc.subjectNanocompósitospt_BR
dc.subjectAcoplamento de mola magnéticapt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICApt_BR
dc.titleEstudo da influência da dopagem e do acoplamento de fases magnéticas sobre o (BH)max da BaFe12O19pt_BR
dc.title.alternativeStudy of the influence of doping and coupling of magnetic phases on the (BH)max of BaFe12O19pt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR

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