To meet the current demand in the fields of permanent magnets for achieving a high energy density, it is imperative to prepare nano-to-microscale rare-earth-based magnets with well-defined microstructures, controlled homogeneity, and magnetic characteristics via a bottom-up approach. Here, on the basis of a microstructural study and qualitative magnetic measurements, optimized reduction conditions for the preparation of nanostructured Sm-Co magnets are proposed, and the elucidation of the reduction-diffusion behavior in the binary phase system is clearly manifested. In addition, we have investigated the microstructural, crystallographic, and magnetic properties of the Sm-Co magnets prepared under different reduction conditions, that is, $H_2$ gas, calcium, and calcium hydride. This work provides a potential approach to prepare high-quality Sm-Co-based nanofibers, and moreover, it can be extended to the experimental design of other magnetic alloys.
Nickel ferrite ($NiFe_2O_4$) powder was prepared through the ceramic route by calcination of a stoichiometric mixture of nickel oxide (NiO) and iron oxide ($Fe_2O_3$). The pressed pellets of $NiFe_2O_4$ were isothermally reduced in pure hydrogen at 800, 900, 1000 and $1100^{\circ}C$. Based on thermogravimetric analysis, the reduction behavior and the kinetic reaction mechanisms of the synthesized ferrite were studied. The initial ferrite powder and various reduction products were characterized by XRD, SEM, reflected light microscope and VSM to reveal the effect of hydrogen reduction on the composition, microstructure, magnetic properties and reaction kinetics of the produced Fe-Ni alloy. Complete reduction of the $NiFe_2O_4$ was achieved with synthesis of homogeneous nanocrystalline Fe-Ni alloys. Arrhenius equation with the approved mathematical formulations for a gas-solid reaction was applied for calculating the activation energy ($E_a$) values and detecting the controlling reaction mechanism.
무전해 도금을 통해 제조한 FeCo 자성 금속 중공형 섬유와 EPDM 고분자를 이용하여 전자파 차폐 복합재를 제작하였다. 열처리 공정을 통하여 섬유의 종횡비를 제어하였으며 중공형 구조로 섬유를 제조한 후, 이를 EPDM 수지에 첨가하여 복합재를 제조하였다. 자성 금속 중공형 섬유의 종횡비가 클수록 낮은 표면 저항 특성과 우수한 전자파 차폐 성능을 나타내었다. 약 $100{\mu}m$ 길이의 자성 금속 중공형 섬유를 이용한 두께 $150{\mu}m$ 전자파 차폐 복합재의 경우 밀도 $1.18g/cm^3$, 약 30 ohm/sq의 표면 저항, 그리고 30 dB의 전자파 차폐 성능을 나타내었다. 이는 종횡비가 큰 섬유에 의한 퍼콜레이션 임계치 이상의 전도성 네트워크 형성과 더불어, 낮은 표면 저항에 기인한 임피던스 차이에 의한 반사 손실 증가, 흡수 손실, 그리고 다중 내부 반사 손실에 의하여 우수한 전자파 차폐 성능을 나타내는 것으로 판단된다.
MHz영역에서 사용 가능한 Fe계 연자성 재료를 초미세 결정립으로 제조하기 위해 $Fe_{93}Zr_{3}B_4$ 박막을 기본조성으로 하여 Fe와 비고용이며 약반자성인 Ag 원소를 0, 3, 4, 5, 6, 10 at.% 첨가시킨 $Fe_{93-x}Zr_{3}B_{4}Ag_{x}$ 박막을 DC 마그네트론 스퍼터링법으로 제조하였다. 그리고, 300-600$^{\circ}C$ 온도 범위에서 1시간동안 열처리한 후 강제공냉법으로 냉각한 후 XRD를 이용하여 열처리 온도 및 Ag 첨가량에 따른 결정상 동정을 조사하였다. Ag가 첨가되지 않은 $Fe_{93}Zr_{3}B_4$ 박막의 경우 $\alpha$-Fe의 (110) 피크만 관찰되었다. Ag가 첨가된 경우에는, Ag의 양이 증가함에 따라 $\alpha$-Fe 결정상의 형성이 억제되고, 비정질형태의 broad한 ${\alpha}-Fe_{(110)}$ 피크와 Ag피크가 관찰되었다. Ag가 첨가된 As-deposited 시편을 열처리 할 경우 박막의 비정질화로 주 peak인 $\alpha$-Fe 피크의 강도가 현저히 낮아지고 상대적으로 Ag peak가 두드러졌다. Ag의 양이 3a/o인 경우는 열처리온도 400$^{\circ}C$이상에서 박막의 결정화로 $\alpha$-Fe Peak가 나타나고 상대적으로 Ag 구성원소의 피크의 강도는 현저하게 낮아졌다 또한. Ag의 양 증가할수록 As-deposited 박막 내에 Ag 구성원소외 피크의 강도는 증가하여 $\alpha$-Fe와 Ag가 서로 비고용 상태로 서로 혼재되어 있었다.
고밀도기록용 박막재료로서의 충족조건은 높은 보자력, 높은 포화자화, 생산성, 그리고 화학적 안정성으로써 수직자기기록매체 CoCrMo 자성박막을 RF 스퍼터링 방법으로 제조한 후, 부식 특성을 전기화학적 측정, acceleration corrosion test 및 부식후 박막의 표면분석을 통하여 조사 하였다. CoCrMo 박막의 부식특성은 스퍼터링 조건에 따라서 다르게 나타났으며, Mo의 함량이 증가 할수록 내식성은 향상되었다. 전기화학부식실험 결과 박막의 Mo 함량이 증가할수록 뚜렷한 활성- 불활성 전이를 나타내었으며 부동태전류밀도의 감소를 나타내었다. Accelerated corrosion test에 서 CoCrMo 박막의 부식은 전기화학반응에 의하여 일어났으며 Mo첨가에 따라 부식이 일어난 곳의 수는 감소하였다. AES분석결과 부식 장소에는 많은 양의 $Cl_{-}$ 이온이 존재하였고, Cr의 고갈이 부식의 원인이었다.
Mn-Zn 페라이트의 자심재료가 전자기 부품용 응용될 때, 소형화와 고효율화를 이루기 위한 공정변수에 따른 전자기적 특성변화를 고찰하였다. ZnO 의 몰비가 11 mole일 때, 가장 우수한 특성을 나타내었으며, $SiO_2$와 CaO는 입계 저항층 형성을 통한 손실을 감소시키고, 이로 인해 성능지수는 증가하여 $100\;kHz\;{\sim}\;200\;kHz$ 범위에서 최대값을 나타내어 전자기적 효율이 극대화되었다. 산소분압의 제어는 승온과정부터 산소분압을 제어시켜주어야만 Zn-loss 현상의 증가와 $Fe^{2+}$ 이온 농도의 감소 및 $Fe^{2+}-\;Fe^{3+}$ 이온간의 호핑(hoping)현상 등에 의한 손실을 최소화할 수 있으며, 높은 투자율을 얻을 수 있었다. 그리고 소결 또는 냉각 중 평형 산소분압이 유지되지 못하면 다량의 결함이 출현하게 되고, 특히 $600^{\circ}C$ 이하에서 스피넬 상의 분해-산화반응이 일어나면서 미세구조 상에 결함으로 남게 되어 전자기적 특성이 저하되었다.
미생물에 의한 광물합성은 지화학적 순환 및 미생물의 독성에 대한 저항기작을 위해 주로 연구되어져 왔으나 본 논문에서는 NanoFermentation을 통한 경제적, 친환경적, 저에너지, 대량생산이 가능한 나노입자 크기의 자철석 합성연구를 소개하고 또한 초상자성(Superparamagnetism)과 준강자성(Ferrimagnetism)을 결정짓는 입자크기에 대한 조절인자를 살펴보고자 한다. NanoFermentation을 통한 자철석의 합성 시 입자 크기의 조절 인자는 선택된 미생물 종 및 배양 온도, 배양액의 화학적 조성, 배양기간, 치환된 원소의 조성 및 함량, 자철석 전조물질(Precursor)의 형태, 반응 부피의 증가 및 자철석 전조물질의 농도와 같은 조건들의 조합에 의해 결정되어지며 주로 핵형성 및 결정 성장의 균형에 의해 조절된다. 생광물화 작용을 통한 무기재료의 합성 연구는 앞서 언급한 지표에서의 원소의 순환 및 미생물 생리학적 측면뿐만 아니라 최종 산물인 나노입자의 대량 생산을 통해 재료학적 응용 분야에도 많은 파급 효과가 예상된다.
마이크로웨이브 Mg-Mn훼라이트에서 비자성 이온인 알루미늄으로 Fe 이온을 치환하여 포화자화를 낮출 수 있다. 이것은 마이크로웨이브 훼라이트의 사용 주파수 영역의 확장을 위해 필요하다. 이때 다른 특성의 변화가 수반되는 것은 검토해 봐야 할 점중의 하나이다. 본 연구에서는 MgO: MnO : $Fe_2O_3$를 1.0:0.1:0.95몰비로 제조한 마이크로 웨이브 훼라이트[화학식:$(MgO)_{1.0}(MnO)_{0.1}(Al_xFe_{1.9-x}O_{2.85}$]에서 AI을 0.1에서 0.4까지 첨가한 경우의 전기적.자기적 특성을 미세조직과 아울러 조사하였다. 포화자화 값은 첨가량에 따라 감소하였으며 강자성공명 선폭도 마찬가지였다. $H_c$ 값은 첨가량 0.2이상에서 103.48A/m(1.3Oe)이하로 나타났으며 각형비는 모두 우수하였다. 공명자기장은 첨가량에 따라 거의 변화가 없었다. 이상고 같은 실험결과로부터 적절한 조성범위에서 각각의 물성을 조합하여 넓은 범위의 마이크로웨이브 소자에 응용할 수 있는 제반 물성을 얻을 수 있었다.
연자성 금속재료인 $Fe_{94}Si_5Cr_1$을 30시간 볼밀 한 후 주사전자현미경을 사용하여 관찰한 결과 볼밀 가공한 FeSiCr의 입자들이 구형에서 편상으로 변함을 확인하였다. FeSiCr을 실리콘 고무와 혼합하여 핸드폰용 전파흡수체를 제조하고 network analyzer을 이용하여 두께에 따른 FeSiCr-고무 전파흡수체의 전파흡수특성 및 재료정수를 측정하였으며, 그들의 상관관계를 비교 조사하였다. 그 결과 sheet형 전파흡수체 두께에 따라서 정합주파수가 낮은 주파수 대역으로 shift 됨을 알 수 있고, 1.3 mm의 두께로 제조한 전파흡수체에서는 이동통신주파수 대역인 1.86 GHz에서 -8.3 dB의 반사손실을 보여주었다.
본 논문에서는 저주파 자기유도방식의 소형 단말기 충전 기술에 적용되고 있는 상용 코일에 적용 가능한 연자성체 기반 차폐구조를 설계하였다. 연자성 재료는 높은 투자율과 낮은 자기손실 특성 등 강점이 있는데 반해, 낮은 절연 특성으로 와전류에 의한 전력 손실이 큰 단점이 있다. 본 연구에서는 연자성 재료에 격자형태의 패턴을 구현하여 와전류 경로를 줄임으로써 전력 손실을 개선하였으며, 외부로 누설되는 자기장 저감 효과를 가진 차폐구조를 제안하였다. Qi 표준인 WPC 상용 A10 코일을 위한 연자성체 기반 차폐구조를 설계하였으며, 제작 및 측정을 통해 본 논문에서 제안한 구조가 효과적으로 누설 자기장을 저감할 수 있음을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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