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

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Silva, Lucas Marques da
• Orientador(a): Araújo, José Humberto de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICA
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Física; Hexaferrita de bário; Dopagem; Ferrita de cobalto; Liga cobalto ferro; Nanocompósitos; Acoplamento de mola magnética
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/49565

A 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.