본문 바로가기
HOME> 논문 > 논문 검색상세

학위논문 상세정보

Citrate 공정으로 합성한 Hard/Soft 나노복합체 Ferrite의 특성 원문보기
Synthesis and Characterization of Hard/Soft Nanocomposite Ferrite synthesized by Citrate Process

  • 저자

    노승문

  • 학위수여기관

    경남대학교 산업대학원

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    재료공학과

  • 지도교수

    오영우

  • 발행년도

    2014

  • 총페이지

    64

  • 키워드

  • 언어

    kor

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T13538427&outLink=K  

  • 초록

    산화철(Fe2O3)을 주성분으로 하는 산화물 자성재료인 ferrite는 좁은 의미로는 2가 금속 산화물과 산화철이 주성분인 spinel형 결정구조를 가지는 복합산화물 또는 그 고용체로서 자기능률(magnetic moment)을 가지며, 최근 전자공업의 발달과 함께 그 응용 분야가 점점 넓어지고 있다. 공업적인 ferrite는 1933년 加藤와 武井에 의한 OP 자석이 시초이며, 당시의 자기적 특성은 최대 자기 에너지적(max. energy product) 즉, (BH)max가 낮아서 제한된 범위에서만 사용되었다. 산화물 자성재료 중 화학식 BaFe12O19인 M(Magnetoplumbite)형 Ba-Ferrite는 저렴한 가격과 우수한 성능으로 인하여 전자기기의 부품소자, 자기기록매체, 영구자석, 자성유체 등의 분야에서 폭 넓게 사용되는 자성재료이다. Ba-Ferrite는 1950년대 초 네덜란드의 Philips Research Laboratory 연구자인 Went 등에 의해 Ferroxcube라는 명칭으로 최초로 개발되었다. 최근 그린에너지, 탄소 배출 저감에 대한 인식 및 여기에 부응하는 부품 수요가 증가하고 있다. 특히, SmCo, NdFeB, SmFeN와 같은 희토류 영구자석이 있다. 희토류 영구자석은 전기자동차와 풍력 발전의 모터에서 활용도가 매우 높다. 그에 따라 희토류 자석 수요가 지속적으로 증가되고 있으며 향후 더욱 더 그 필요성이 증대될 것이라고 생각 된다. 희토류 자석의 경우 현재 가장 좋은 효율을 가진 영구자석이지만 원소의 희소성과 자원의 편재성으로 인해 기존의 ferrite 자석에 비해 고가이며, 수급에 있어서 많은 어려움을 가지고 있다. 그리하여, 희토류 자석을 대체하기 위해 새로운 자석 개발의 필요성이 대두되고 있으며, 이에 대한 이론적 개념은 1991년 E. F. Kneller에 의해 제시되었다. 이 신개념 재석은 Exchange-coupling이라는 현상을 이용한 자석으로써, 나노크기의 연자성체와 경자성체의 복합체 내에서 연자성과 경자성 사이의 계면에서 일어나는 교환자기력을 이용한 자석이다. 이론적으로는 최대 자기 에너지적이 120MGOe에 달하며 현재 가장 효율이 좋은 NdFeB(56MGOe)보다 약 2배정도 높은 값을 가진다. 나노 크기의 ferrite 제조법에는 hydrothermal, solvothermal, glicine-nitrate, citric acid, thermal decomposition, sol-gel법 등이 있다. 본 연구에서는 나노복합체 페라이트를 솔-젤 연소법으로 제조하여 경자성체와 연자성체가 공존함을 확인하고, 자기적 특성 분석과 합성된 나노복합체 ferrite에서 exchange-coupling 작용이 나타나는지 알아보고자 하였으며, 이 방법으로 합성한 나노복합체 페라이트에 대해 그 특성을 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. [1] SEM과 XRD, FT-IR, Mossbauer Spectra 등의 분석 결과, 솔-젤 연소법으로 Ni-Zn ferrite, Ba-ferrite 나노 입자 및 BaFe12O19/Ni0.5Zn0.5Fe2O4 나노복합체 페라이트가 합성되었으며, 나노복합체에는 BaFe12O19와 Ni0.5Zn0.5Fe2O4가 잘 분포되어 있어 경자성과 연자성이 공존하고 있음을 확인 하였다. [2] Ni-Zn ferrite, Ba-ferrite 나노 입자 및 나노복합체의 히스테리시스 곡선의 형상을 통해 경자성과 연자성 사이에 exchange-copuling이 잘 이루어졌음을 확인할 수 있었다. [3] VSM으로 측정한 나노복합체의 포화자화, 잔류자화 그리고 보자력 값은 각각 60emu/g, 38emu/g 그리고 2450G를 나타내었다. [4] Citrate precursor method로 합성한 Ni0.5Zn0.5Fe2O4 / BaFe12O19 나노복합체 ferrite는 exchange-coupling interaction의 효과로 인해 신개념의 자석으로의 응용이 기대된다.


    The goal of this research is th create novel magnets with no rare-earth contents, with larger energy product by comparison with currently used ferrites. For this purpose I developed nano-sized hard/soft composite ferrite in which high remanent magnetization(Mr) and high coercivity(Hc). Nano-sized Ba-ferrite, Ni-Zn ferrite and BaFe12O19/Ni0.5Zn0.5Fe2O4 nanocomposite ferrites were prepared by sol-gel combustion method. Nanocomposite ferrites were calcined at temperature range 600-900℃ for 1h. According to the X-ray diffraction patterns, hard/soft nanocomposite ferrite was indicated to the coexistence of the magnetoplumbite-structural BaFe12O19 and spinel-structural Ni0.5Zn0.5Fe2O4, and agreed with the standard data(JCPDS 10-0325). The particle size of nanocomposite turn out to be less than 120nm. The nanocomposite ferrite shows a single-phase magnetization behavior, implying that the hard magnetic phase and soft magnetic phase were well exchange-coupled. The specific saturation magnetization(Ms) of the nanocomposite ferrite is located between hard(BaFe12O19) and soft ferrite(Ni0.5Zn0.5Fe2O4). The remanence(Mr) of nanocomposite ferrite is much higher than that for the individual BaFe12O19 and Ni0.5Zn0.5Fe2O4 ferrite. (BH)max is increased, generally.


 활용도 분석

  • 상세보기

    amChart 영역
  • 원문보기

    amChart 영역