The variation of magnetic permeability and dielectric constant and their relationship with microwave absorbing properties are investigated in sintered Ni-Zn ferrite. Toroid specimens of ${(Ni_{0.5}Zn_{0.5}O)}_{1-y}{(Fe_{2}O_{3})}_{1+y}$ ferrites are prepared by conventional ceramic processing technique. The large change in magnetic permeability is observed by the variation of excess $Fe_{2}O_{3}$ in the Ni-Zn ferrites. The more the iron-excess from y=0.04 to y=0.12, the lower value of both $\mu_{r}'$ and $\mu_{r}"$ is observed. However dielectric permittivity increases with the increase of the increase of the excess $Fe_{2}O_{3}$. The control of permittivity is realized by nitrogen sintering atmosphere and excess $Fe_{2}O_{3}$ respectively.
고주파 대역에서 전자기적 특성이 안정적으로 유지되는 Ni-Zn 페라이트를 제조하기 위해 Ni$_{0.8}$Zn$_{0.2}$Fe$_2$O$_4$를 기본조성으로 Bi$_2$O$_3$와 CaO를 첨가하였다. Bi$_2$O$_3$의 첨가량이 0.3 wt%까지는 손실이 증가하였고 그 이상의 첨가량에서는 감소하였으며, 투자율은 Bi$_2$O$_3$ 첨가량이 증가할수록 증가하였다. Bi$_2$O$_3$와 CaO는 고용체를 형성하여 입계에 편석 됨으로서 비저항층을 형성하여 각각 0.7 wt%, CaO 0.3 wt% 첨가할 경우 가장 낮은 손실과 높은 공명주파수를 나타내었다.
Fe(N $O_3$)$_3$$.$9$H_2O$, Ni(N $O_3$)$_2$.6$H_2O$, Zn(N $O_3$)$_2$$.$6$H_2O$와 같은 질산금속염들을 습식법의 일종인 습식 직접 합성법을 이용하여 Ni-Zn ferrite 분말로 합성하였다. 분말의 화학조성은(N $i_{0.284}$F $e_{0.053}$Z $n_{0.663}$)F $e_2$$O_4$로 하였으며, 고투자율 재료의 영역에 목표를 두었다. 습식 직접 합성법으로 시편을 제조하기 위하여 측량된 질산금속염들을 반응 용기 내에서 NaOH로 침전시키면서 9$0^{\circ}C$의 합성온도로 8시간 동안 교반.합성하였다. 가소 온도는 $700^{\circ}C$로 하여 2시간 유지시켰고, 소결온도는 11$50^{\circ}C$-12$50^{\circ}C$의 범위에서 각각 2시간 유지시켰다. 또 금속산화물을 출발물질로 하여 동일한 조성을 가지는 분말을 습식볼밀링하여 제조하였으며, 두 가지의 공정으로 합성된 분말의 특성과 소결체의 전자기적 특성을 비교.연구하였다. 동일 조건일 경우, 습식 직접 합성법으로 제조하면 입도분포가 좁고, 고순도이며, 미분말인 페라이트 분말을 얻을 수 있었으며 소결체의 특성 또한 비교적 높은 투자율과 자화 값을 나타내었다.
첨가제로 $Bi2O_3$를 첨가하고, 소결 온도를 변화시켜 고주파 내역에서 전자기적 특성이 안정적으로 유지될 수 있는 Ni-Zn 페라이트를 제조하고자 하였다. $Bi2O_3$의 첨가는 액상을 형성하여 소결을 촉진시키며, 0.3 wt% 첨가된 시편에서는 비정상 입자를 성장시켜 높은 전력 손실 특성을 나타내었다. 그러나 $Bi2O_3$의 적정한 첨가는 소결을 촉진시켜 밀도를 증가시키며, 균일한 입자를 형성하여 전력 손실이 감소하였다. Ni-Zn 페라이트에 $Bi2O_3$의 첨가는 공명 주파수 범위의 제어가 가능하며, 소결 촉진 및 밀도의 증가를 가져와 안정적인 재료를 제조할 수 있었다. 투자율의 일정성이 특정 주파수 10MHz 부근에서 급증하면서 급감하는 것은 공명이 생기고, 이러한 현장은 자벽 공명 또는 자벽의 이동에 의해 나타나는 것으로 보여진다.
This paper is studied on the sintering characteristics of Ni-Zn ferrites. The specimen ferrites was composed of 20 mol% NiO, 30mol% ZnO, 50 mol% Fe$_2$O$_3$, and 0.0025 mol%, 0.005 mol%, 0.01 mol% Nb$_2$O$\_$5/, Bi$_2$O$_3$, V$_2$O$\_$5/, wee used as minor additives. Sintering was carried out at 1100$^{\circ}C$. As results from the experiments, the high value of initial permeability of 6X10$^2$∼9X10$^2$ can be achieved at 500KHz∼1000KHz. The value of loss factor 1X10 ̄$^2$∼2X10$^2$ can be achieved at 500KHz∼1000KHz. The lowest 1/(${\mu}$XQ) value was obtained in the specimen with the addition of 0.005mol% fracyion for V$_2$O$\_$5/.
공침법으로 제조한 Ni-Cu-Zn ferrite를 사용하여 전파흡수체로 사용할 저온소결용 ferrite를 연구하였다. Ni 첨가량에 따른 조성비 및 가소온도와 소결온도 변화를 시켜 전파흡수특성 및 물리적 특성을 고찰하였다. XRD pattern을 통하여 spinel구조를 가짐을 확인하였고, 공침법으로 제조된 Ni-Cu-Zn ferrite 미분말이 나노입자 크기를 보였다 소결온도가 $1100^{\circ}C$이고 Ni 함량이 많을 수록 투자율이 낮고 손실계수도 높게 측정되어 흡수 능력도 좋아짐을 알 수 있고, MHz 영역에서 사용할 수 있다고 사료된다. 그리고 소결온도 $1100^{\circ}C$이고 $(Ni_{0.7}Cu_{0.2}Zn_{0.1}O)_{1.02}(Fe_{2}O_3)_{0.98}$ 조성일 때가 가장 손실이 크므로 전파흡수체로 사용할 조성임을 확인 할 수 있었다.
산소 결핍 페라이트 (oxygen deficient ferrites, ODF) $MeFe_2O_{4-\delta}$는 약 $300^{\circ}C$의 낮은 온도에서 $CO_2$를 C와 $O_2$로 분해한다. 본 연구에서는 $(Ni_x,\;Zn_{1-x}Fe_2_4$ 초미세 페라이트 분말을 수열합성법으로 제조하여 $CO_2$ 분해특성을 살펴보았다. 제조된 페라이트는 XRD 분석 결과, 페라이트의 전형적인 스피넬 구조를 보여주고 있으며, ICP-AES, EDS 정량분석에 의하여 초기 혼합 조성비와 거의 동일한 조성비로 합성되었음을 알 수 있었다. 제조된 (Ni, Zn)-ferrites 분말의 BET 비표면적은 약 $110\textrm{mg}^2$/g$ 이상의 큰 값으로 나타났으며, 입자크기는 약 5~10nm로 매우 작았다. 산소결핍 페라이트 $(Ni_x,\;Zn_{1-x})Fe_2O_{4-{$\delta}}$의 $CO_2$ 분해 효율은 조성에 따라 큰 차이를 보이지 않았으며 3원계 (Ni, Zn)-ferrite가 Ni-ferrite보다 더 높았다.
Nanoparticles $Ni_{0.9}Zn_{0.1}Fe_2O_4$ is fabricated by a sol-gel method. The magnetic and structural properties of powders were investigated with XRD, SEM, Mossbauer spectroscopy, and VSM. $Ni_{0.9}Zn_{0.1}Fe_2O_4$ powders annealed at $300{^{\circ}C}$ have a spinel structure and behaved superparamagnetically. The estimated size of $Ni_{0.9}Zn_{0.1}Fe_2O_4$ nanoparticle is about 10 nm. The hyperfine fields at 13 K for the A and B patterns are found to be 533 and 507 kOe, respectively. The ZFC curves are rounded at the blocking temperature ($T_B$)and show a paramagnetic-like behavior above $T_B$. $T_B$ of $Ni_{0.9}Zn_{0.1}Fe_2O_4$ nanoparticle is about 250 K. Nanoparticles $Ni_{0.9}Zn_{0.1}Fe_2O_4$ annealed at 400 and $500{^{\circ}C}$ have a typical spinel structure and is ferrimagnetic in nature. The isomer shifts indicate that the iron ions were ferric at the tetrahedral (A) and the octahedral (B). The saturation magnetization of nanoparticles $Ni_{0.9}Zn_{0.1}Fe_2O_4$ annealed at 400 and $500{^{\circ}C}$ are 40 and 43 emu/g, respectively. The magnetic anisotropy constant of $Ni_{0.9}Zn_{0.1}Fe_2O_4$ annealed at $300{^{\circ}C}$ were calculated to be 1.6 ${\times}$$10^6$ ergs/$cm^3$.
초고속 전력선 통신을 위한 고주파수 대역에서 안정적인 자기적 특성을 갖는 Ni-Zn ferrite를 개발하기 위해서 투자율은 낮지만 주파수 특성이 우수한 $Ni_{0.8}Zn_{0.2}Fe_2O_4$를 기본조성으로 입자를 성장시키는 $Bi_2O_3$를 0.7, 비저항을 증가 시키는 CaO를 0.3, 그리고 입자를 균일하게 하는 $V_2O_5$를 0.1 wt% 첨가하여 미세구조를 제어하고, 다시 고주파 특성을 향상시킬 것으로 기대되는 $Co_3O_4$를 0, 0.3, 0.5, 0.7 wt%로 변화시켜 자기적 특성을 조사하였다. $Co_3O_4$가 밀도 및 미세구조에는 영향을 미치지 않았으나 0.3, 0.5 wt% 첨가시 첨가하지 않은 조성보다 투자율은 감소하였으나 사용 한계 주파수로 여겨지는 공명주파수가 각각 19.905, 19.205 MHz로 크게 증가하였다. 그리고 전체 전력 손실도 $Co_3O_4$를 첨가했을 때 감소하였으나 첨가량에는 큰 변화가 없었다. 와전류 손실이 전체 전력손실에 지배적인 영향을 미치고 있다.
As a growth-template of ZnO nanorods (NR), a hexagonal $\beta-Ni(OH)_2$ nanosheet (NS) was synthesized with the low temperature hydrothermal process and its microstructure was investigated using a high resolution scanning electron microscope and transmission electron microscope. Zinc nitrate hexahydrate was hydrolyzed by hexamethylenetetramine with the same mole ratio and various temperatures, growth times and total concentrations. The optimum hydrothermal processing condition for the best crystallinity of hexagonal $\beta-Ni(OH)_2$ NS was determined to be with 3.5 mM at $95^{\circ}C$ for 2 h. The prepared $Ni(OH)_2$ NSs were two dimensionally arrayed on a substrate using an air-water interface tapping method, and the quality of the array was evaluated using an X-ray diffractometer. Because of the similarity of the lattice parameter of the (0001) plane between ZnO (wurzite a = 0.325 nm, c = 0.521 nm) and hexagonal $\beta-Ni(OH)_2$ (brucite a = 0.313 nm, c = 0.461 nm) on the synthesized hexagonal $\beta-Ni(OH)_2$ NS, ZnO NRs were successfully grown without seeds. At 35 mM of divalent Zn ion, the entire hexagonal $\beta-Ni(OH)_2$ NSs were covered with ZnO NRs, and this result implies the possibility that ZnO NR can be grown epitaxially on hexagonal $\beta-Ni(OH)_2$ NS by a soluble process. After the thermal annealing process, $\beta-Ni(OH)_2$ changed into NiO, which has the property of a p-type semiconductor, and then ZnO and NiO formed a p-n junction for a large area light emitting diode.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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