Магнитодиэлектрический оксидный керамический материал

Авторы патента:

Дрокина Тамара Васильевна (RU)

Фрейдман Александр Леонидович (RU)

Резина Елена Геннадьевна (RU)

Молокеев Максим Сергеевич (RU)

Петраковский Герман Антонович (RU)

H01F1/00 - Магниты; индуктивности; трансформаторы; выбор материалов, обеспечивающих магнитные свойства (керамические составы на основе ферритов C04B 35/26; сплавы C22C; термомагнитные приборы H01L 37/00; громкоговорители, микрофоны, адаптеры или подобные акустические электромеханические преобразователи H04R)

Владельцы патента RU 2592867:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ФИЗИКИ им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к области электротехники, а именно к оксидному керамическому материалу с анизотропным магнитодиэлектрическим эффектом, т.е. к материалу, диэлектрической проницаемости которого может изменяться под действием внешнего магнитного поля. Магнитодиэлектрический оксидный керамический материал состава LiCuFe₂(VO₄)₃ получен твердофазным синтезом из исходных компонентов, при следующем соотношении, мас.%: Li₂CO₃ - 14,93; Fe₂O₃ - 32,26; V₂O₅ - 36,74; CuO - 16,07, при температурах 650°C, 680°C и нормальном давлении в течение 2 отжигов длительностью 24 часа. Повышение магнитодиэлектрического эффекта за счет улучшения и стабильности кристаллографических характеристик предложенного материала является техническим результатом изобретения. 1 ил., 3 табл.

Изобретение относится к приготовлению материалов, обладающих магнитодиэлектрическим эффектом, которые могут быть полезны для химической промышленности, материаловедения, спинтроники как новые материалы, допускающие возможность управления величиной диэлектрической проницаемости с помощью внешнего магнитного поля.

Известен материал - композиционный магнитный эластомер, состоящий из матрицы высокоэластичного полимера и наполнителя из магнитных частиц, в котором наблюдается изменение диэлектрической постоянной под действием магнитного поля (магнитодиэлектрический эффект) [RU 2522546, МПК H01F 1/00, опубл. 10.02.2014].

Недостатки этого материала заключаются в том, что он характеризуется свойствами, определяемыми полимерной матрицей с низкой температурой плавления, и получен трудоемким процессом изготовления.

Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности является четырехкомпонентное оксидное соединение - монокристалл HoAl₃(ВО₃)₄ [A.L. Freydman, A.D. Balaev, A.A. Dubrovskiy, Е.V. Eremin, V.L. Temerov, I.A. Gudim. JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 115, 174103 (2014), прототип], характеризующийся изменением диэлектрической постоянной под действием магнитного поля и содержащий гольмий, алюминий, бор и кислород.

Недостатки прототипа заключаются в сложности получения монокристаллического соединения и наличии анизотропности магнитодиэлектрического эффекта.

Техническим результатом изобретения является получение нового поликристаллического материала с магнитодиэлектрическим эффектом, обладающего возможностью управления величиной диэлектрической проницаемости с помощью внешнего магнитного поля.

Указанный технический результат достигается тем, что магнитодиэлектрический оксидный керамический материал LiCuFe₂(VO₄)₃ получен твердофазным синтезом из исходных компонентов Li₂CO₃, Fe₂O₃, V₂O₅ и CuO, при следующем соотношении, мас. %:

Li₂CO₃ - 14,93;

Fe₂O₃ - 32,26;

V₂O₅ - 36,74;

CuO - 16,07.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое изобретение отличается качественным и количественным составом. Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна». Признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, не выявлены при изучении данной и смежных областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию «изобретательский уровень».

На фиг. представлена кривая зависимости диэлектрической проницаемости 8 заявляемого соединения от магнитного поля Н.

Изобретение осуществляется следующим образом. Способ получения материала, обладающего магнитодиэлектрическим эффектом и допускающего возможность управления величиной диэлектрической проницаемости с помощью внешнего магнитного поля, представляет собой твердофазный синтез. В качестве исходных компонентов используются окислы Li₂CO₃, Fe₂O₃, V₂O₅ и CuO при следующем соотношении мас. %: 14,93; 32,26; 36,74 и 16,07, соответственно.

Исходные компоненты, составляющие шихту, перед развеской высушиваются в течение 6 часов при температуре 105°C, смешиваются и перетираются вручную пестиком в ступке с добавлением этилового спирта. Шихта составляется с учетом фактического содержания основного вещества в материале. Из приготовленной шихты с помощью пресс-формы формуются таблетки под давлением около 10 кбар диаметром 10 мм и толщиной 1,5-2,0 мм. Таблетки помещаются в алундовый тигель и отжигаются в печи. Нагрев печи осуществляется со скоростью 150 град/час и регулируется программным регулятором. Точность измерения температуры в печи составляет 0,1°C. Перепад температур в рабочей области печи не превышает 5°C. Охлаждение печи происходит естественным путем. Отжиг проводится в два этапа (Таблица 1). После завершения первого отжига таблетки перетираются, полученный порошок формуется в таблетки и осуществляется второй отжиг.

Химический и фазовый состав синтезированных образцов контролировался методом рентгеноструктурного анализа. Порошковая рентгенограмма LiCuFe₂(VO₄)₃ отснята при комнатной температуре на дифрактометре D8 ADVANCE фирмы Bruker, используя линейный детектор VANTEC и Cu-Кα излучение. На рентгенограмме не обнаружено рефлексов, соответствующих фазам примесей. В таблице 2 показано содержание элементов в синтезированном поликристаллическом соединении. В таблице 3 приведены основные кристаллографические характеристики соединения LiCuFe₂(VO₄)₃ и параметры рентгеновского эксперимента.

На фиг. показана кривая зависимости диэлектрической проницаемости ε заявляемого соединения от магнитного поля Н. Из фиг. следует, что приложение магнитного поля приводит к увеличению диэлектрической проницаемости 8, то есть полученный материал LiCuFe₂(VO₄)₃ обладает магнитодиэлектрическим эффектом. Экспериментально показано, что связь между электрической и магнитной подсистемами в соединении LiCuFe₂(VO₄)₃ дает возможность изменять электрические свойства с помощью магнитного поля.

Полученный новый материал, отвечающий формуле LiCuFe₂(VO₄)₃, расширяет ряд материалов, допускающих возможность управления величиной диэлектрической проницаемости внешним магнитным полем.

Магнитодиэлектрический оксидный керамический материал LiCuFe₂(VO₄)₃, полученный твердофазным синтезом из исходных компонентов, при следующем соотношении, мас.%:

Li₂CO₃	14,93
Fe₂O₃	32,26
V₂O₅	36,74
CuO	16,07

Изобретение относится к области металлурги. Для повышения магнитных свойств нетекстурированной кремнистой стали осуществляют выплавку стали в конверторе, при этом температура Т расплавленной стали во время выпуска из конвертера при выплавке, содержание углерода [С] в стали и содержание свободного кислорода [О] удовлетворяют следующей формуле: 7,27·103≤[О][С]е(-5000/Т)≤2,99·104.

Ферритовый материал // 2588262

Изобретение относится к радиоэлектронной технике и касается создания ферритовых материалов с большими величинами ширины линии спиновых волн, предназначенных для использования в СВЧ-диапазоне, в том числе при изготовлении ферритов для приборов высокого уровня мощности сантиметрового диапазона длин волн.

Способ получения никель-цинкового феррита с высокими диэлектрическими потерями // 2587456

Предложенное изобретение относится к технологии изготовления радиопоглощающих ферритов, которые находят все более широкое применение в безэховых камерах, для значительного снижения отражения радиоволн от стен.

Способ получения ферромагнитной жидкости // 2586965

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способу получения ферромагнитной жидкости с магнитными наночастицами со средним размером 7,3-8,8 нм и узким распределением по размерам.

Способ приготовления раствора для подкормки плодовых деревьев // 2585803

Изобретение может быть использовано в сельском хозяйстве. Для приготовления раствора для подкормки плодовых деревьев готовят исходный раствор смешением раствора FeSO4 с раствором перекиси водорода.

Способ изготовления листа из текстурированной электротехнической стали // 2580776

Изобретение относится к области металлургии. Для улучшения магнитных свойств стали осуществляют нагрев стального сляба, содержащего, в мас.

Устройство для улучшения свойств текстурированного листа электротехнической стали по потерям в железе // 2578331

Изобретение относится к обработке листов из электротехнической стали. Для измельчения магнитных доменов посредством облучения подвергнутого окончательному отжигу листа высокоэнергетичным пучком с использованием лазерного пучка, электронного пучка или другого подобного пучка в условиях изменения скорости перемещения устройство содержит механизм облучения для сканирования высокоэнергетичным пучком в направлении, ортогональном направлению подачи стального листа, при этом механизм облучения имеет функцию устанавливать диагональное направление сканирования высокоэнергетичным пучком относительно ортогонального направления, ориентированное под углом к направлению подачи, который определяют на основе скорости перемещения листа в направлении его подачи.

Текстурированный лист из электротехнической стали и способ снижения потерь в железе // 2578296

Изобретение относится к производству текстурированного листа из электротехнической стали, используемого для изготовления стальных сердечников трансформаторов.

Магнитный материал для постоянных магнитов и изделие, выполненное из него // 2578211

Группа изобретений относится к области порошковой металлургии, а именно к магнитным (магнитотвердым) материалам для постоянных магнитов на основе редкоземельных элементов и к изделиям, выполненным из таких материалов, и может быть использована в авиационной промышленности.

Способ получения магнитоактивного соединения // 2576436

Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Магнитоактивное соединение получают путем конденсации из растворов соли железа(II) и окислителя при их смешении и добавлении щелочного реагента.

Способ изготовления листа текстурованной электротехнической стали // 2593051

Изобретение относится к области металлургии. Для сокращения потерь W17/50 Вт/кг в сердечнике используют сляб, имеющий заданный состав, содержащий Sn от 0,02 до 0,20 мас.% и Р от 0,010 до 0,080 мас.%. Конечная температура горячей прокатки сляба составляет 950°С или ниже, отжиг горячекатаного листа выполняют при температуре от 800 до 1200°С, скорость охлаждения от температуры 750 до 300°С в отжиге горячекатаного листа составляет от 10°С/с до 300°С/с, степень обжатия при холодной прокатке составляет 85% или более. Между началом обезуглероживающего отжига и протеканием вторичной рекристаллизации в заключительном отжиге выполняют азотирующую обработку, в которой повышается содержание N в подвергнутом обезуглероживающему отжигу стальном листе. 16 з.п. ф-лы, 4 табл., 1 ил.

Способ получения нанокомпозита feni3/c в промышленных масштабах // 2593145

Изобретение относится к нанотехнологии изготовления нанокомпозита FeNi3/C. Техническим результатом является получение нанокомпозита FeNi3/C, содержащего наночастицы FeNi3 с размером от 12 до 85 нм. Способ синтеза нанокомпозита FeNi3/C включает приготовление совместного раствора порошка графита, полиакрилонитрила, FeCl3·6H2O и NiCl2·6H2O в диметилформамиде, выдержку до полного растворения всех компонентов, удаление диметилформамида путем выпаривания и нагревание полученного твердого остатка. Приготовление раствора полиакрилонитрила, порошка графита, FeCl3·6H2O и NiCl2·6H2O в диметилформамиде осуществляют при температуре 50÷70°C, при следующем соотношении компонентов: полиакрилонитрил от 2 до 5 мас. % от диметилформамида, порошок графита от 2 до 5 мас. % от диметилформамида, концентрация железа от 0,3 до 1 мас. %, никеля - от 1 до 3 мас. % от массы полиакрилонитрила и графита, до полного растворения компонентов. Выпаривание растворителя проводят при температуре 70÷90°C. Термообработку твердого остатка осуществляют в несколько этапов: предварительный нагрев на воздухе в течение 6-14 часов при температуре 150÷200°C, и финальный нагрев в атмосфере N2 при температуре от 500 до 900°C с интервалом подъема температуры 100°C и выдержкой 30÷60 минут при соответствующих температурах. 1 пр.

Способ получения ферромагнитной жидкости // 2593392

Способ получения ферромагнитной жидкости включает растворение в воде двойной соли железа - соли Мора, с последующим парциальным окислением раствора перекисью водорода до соотношения Fe3+:Fe2+=1,7-2:1 из расчета 2,7-3 моль Fe2+/моль H2O2, контроль ведут при помощи окислительно-восстановительного электрода Fe2+/Fe3+. Затем парциально окисленный раствор покапельно, при интенсивном перемешивании, смешивают с водным раствором аммиака. Далее при помощи магнита ведут осаждение высокодисперсных частиц магнетита и разделение образовавшейся смеси на твердую и жидкую фазы. Производят многократную промывку твердой фазы водой до рН 7 и обработку полученных в твердой фазе частиц магнетита раствором стабилизатора маннитола при перемешивании. Готовую суспензию отстаивают, твердую фазу отделяют от жидкой с помощью магнита, маточный раствор удаляют. Предложенный способ обеспечивает получение ферромагнитной жидкости с магнитными наночастицами со средним размером 7,1-9,7 нм и узким распределением их по размерам, Указанная жидкость обладает высокой удельной намагниченностью насыщения и высокой устойчивостью в течение длительного периода времени, что является техническим результатом изобретения. 1 табл.

Способ изготовления редкоземельного магнита // 2595073

Изобретение относится к изготовлению редкоземельного магнита. На первом этапе получают прессованную порошковую деталь из порошка, включающего в себя основную фазу RE-Fe-B, где RE является по меньшей мере одним из элементов Nd и Pr, и фазу межзеренной границы вокруг основной фазы в виде сплава RE-X, где X является металлом. На втором этапе выполняют горячую деформационную обработку прессованной порошковой детали для придания магнитной анизотропии с получением редкоземельного магнита. Причем горячая деформационная обработка на втором этапе включает в себя два этапа, которые представляют собой экструзию с получением полуфабриката и осадку полуфабриката. При экструзии размещают прессованную порошковую деталь в формующей головке и прикладывают давление к прессованной порошковой детали с помощью экструзионного штампа с обеспечением уменьшения толщины прессованной порошковой детали с получением полуфабриката, имеющего форму листа, а при осадке прикладывают давление к полуфабрикату, имеющему форму листа, в направлении толщины для уменьшения толщины с получением редкоземельного магнита. Обеспечивается получение редкоземельного магнита с высокой степенью ориентации по всей его площади и высокой остаточной намагниченностью. 5 з.п. ф-лы, 18 ил., 4 табл.

Способ изготовления листа электротехнической текстурированной стали // 2595190

Изобретение относится к области металлургии. Для снижения потерь и отклонений значений потерь в электротехнической текстурированной стали способ изготовления листа включает горячую прокатку сляба из стали, содержащей, мас.%: С: 0,002-0,10, Si 2,0-8,0 и Mn 0,005-1,0 для получения горячекатаного листа, при необходимости отжиг в зоне горячих состояний, однократную, двукратную или многократную холодную прокатку горячекатаного стального листа с промежуточным отжигом между ними с получением листа конечной толщины, обезуглероживающий отжиг холоднокатаного листа в сочетании с отжигом первичной рекристаллизации, нанесение отжигового сепаратора на поверхность стального листа и окончательный отжиг, причем в процессе нагрева под обезуглероживающий отжиг проводят быстрый нагрев со скоростью не менее 50°C/с в диапазоне 200-700°C с выдержкой при температуре 250-600°C в течение 1-10 с. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

Способ получения магнитотвердого материала sm2m17nx // 2596166

Изобретение относится к области получения магнитотвердых материалов, которые могут быть использованы в электротехнике и машиностроении. Предложенный способ получения магнитотвердого соединения Sm2M17Nx позволяет увеличить коэрцитивную силу (Hc) и температуру Кюри (Тс) конечного продукта, что является техническим результатом изобретения. Способ заключается в поэтапном смешивании порошков железа, нитридообразующих элементов (НОЭ), таких как Ti, Nb, Mo, и самария для образования соединения, например, Sm2Fe16Ti, Sm2Fe16.5Nb0.25Ti0.25, Sm2Fe16.5Mo0.5. На первом этапе порошки железа и одного или двух нитридообразующих элементов Ti, Nb, Mo смешивают, после чего смесь подвергают механическому легированию в инертной атмосфере без содержания влаги в течение 3-5 часов, на втором этапе полученный твердый раствор железа и НОЭ смешивают с порошком самария и полученную механическую смесь подвергают механическому легированию в реакторе с инертной атмосферой без содержания влаги в течение 7-20 часов. Во время механического легирования реактор продувают смесью аммиака и водорода NH3 - 85-95% и Н2 - 5-15% для азотирования со скоростью 0,5-5 л/мин. В качестве инертной атмосферы можно использовать аргон, гелий и т.п. 1 табл.

Способ синтеза порошка суперпарамагнитных наночастиц fe2o3 // 2597093

Изобретение может быть использовано при получении контрастирующих веществ в магниторезонансной диагностике, суспензий для магнитной сепарации белков и фрагментов молекул ДНК и РНК, для адресной доставки лекарственных средств. Синтез порошка суперпарамагнитных наночастиц Fe2O3 проводят в два этапа. Сначала осуществляют плазменно-дуговой синтез металл-углеродного материала. Синтезированный материал отжигают в кислородсодержащей среде при атмосферном давлении. В плазме электрического дугового разряда распыляют металл-углеродный композитный электрод, в просверленную по центру полость которого запрессована смесь порошков железа и графита в весовом соотношении 2/1. Синтез проводят при давлении буферного газа 50 торр. Синтезированный материал представляет собой углеродную матрицу с железосодержащими наночастицами размером 5-10 нм. Отжиг осуществляют путем нагрева полученного материала до температуры 300°C, выдержки в течение двух часов и остывания в кислородсодержащей атмосфере. Изобретение позволяет получить материал, устойчивый к окислению и коагуляции, увеличить длительность его хранения, транспортировать его к месту использования для изготовления суспензий, уменьшив слипание частиц. 8 ил.

Лист электротехнической текстурированной стали для железного сердечника и способ его изготовления // 2597190

Изобретение относится к области металлургии. Для уменьшения потерь энергии в трансформаторах во время работы получают лист электротехнической текстурированной стали, имеющий характеристики потерь в железе в диапазоне возбуждения от 1,5 до 1,9 Тл, в котором вблизи областей линейных деформаций сформировано остаточное напряжение 150 МПа или более, причем каждая такая область имеет протяженность на 300 мкм или менее в направлении прокатки и на 42 мкм или более в направлении толщины листа, а области линейных деформаций сформированы периодически с интервалами от 2 мм до 10 мм в направлении прокатки. 6 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 табл., 4 ил.

Способ получения магнитной жидкости // 2597376

Изобретение может быть использовано при получении магнитно-жидкостных уплотнений вращающихся валов, магнитных смазок, в процессах магнитного обогащения немагнитных материалов, в биологии и медицине. При получении магнитной жидкости из оксидгидроксида железа (III) или гетита и олеиновой кислоты в среде алкенов при 300°С синтезируют олеат железа (III). Полученный олеат железа (III) декарбоксилируют при температуре 300-340°С с получением наночастиц магнетита, покрытых стабилизатором углеводородом в среде алкена. В качестве алкенов используют гептадецен-1 или октадецен-1. Изобретение позволяет повысить устойчивость магнитной жидкости до 6 месяцев. 3 пр.

Способ изготовления листа текстурированной электротехнической стали // 2597464

Изобретение относится к области металлургии. Стальной сляб, содержащий, мас.%: С 0,001- 0,10, Si 1,0 - 5,0, Mn 0,01- 0,5, S и/или Se 0,01- 0,05, раств. Al 0,003- 0,050 и N 0,0010-0,020%, подвергают горячей прокатке, однократной, двукратной или многократной холодной прокатке, при необходимости промежуточному отжигу между ними для получений холоднокатаного листа окончательной толщины. Проводят первичный рекристаллизационный отжиг холоднокатаного листа при нагреве в диапазоне температур от 550°C до 700°C со средней скоростью 40- 200°C/с, при этом в какой-либо зоне температур от 250°C до 550°C со скоростью нагрева не более 10°C/с в течение 1 - 10 секунд, затем наносят отжиговый сепаратор и осуществляют окончательный отжиг, в результате чего достигается измельчение зерна вторичной рекристаллизации и стабильно получается лист текстурированной электротехнической стали с низкими потерями в железе. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 3 ил.