Создание твёрдых растворов на основе ферритов и исследование магнитных и диэлектрических свойств для высокочастотных устройств

Ферриты М-типа используют в качестве активных элементов магнитных и магнитооптических записывающих сред высокой плотности, поглощающих электромагнитные волны, в электронике широкого диапазона частот, в телекоммуникационных устройствах. Также гексаферриты применяют в качестве элементов памяти с несколькими состояниями и новых функциональных датчиков. В частности, гексаферриты типа Ba, Sr являются наиболее широко используемыми материалами для постоянных ферритовых магнитов, которые пользуются большим спросом из-за их низкой стоимости и химической стабильности. Кроме того, гексаферриты Sr являются постоянными магнитами из-за их исключительных магнитных свойств. Допирование ионами Cr3+ может влиять на диэлектрические свойства (в связи с изменением структуры ферритов), которые необходимы для потенциального применения в радио и других высокочастотных устройствах. Этим обусловлен выбор направления исследования - оптимизация функциональных характеристик ферритов под задачи конкретных индустриальных партнеров. Для модифицирования структуры варьирования характеристик - магнитных и диэлектрических свойств - запланировано использование замещения катионов Fe3+ на катионы с отличным магнитным моментом, а также использование ряда методов синтеза, что позволит варьировать морфологию и размер получаемых частиц. В ходе предполагаемого нами исследования будут изучена возможность, установлены оптимальные физико-химические параметры, обеспечивающие направленный синтез и достижение максимального замещения Fe3+ в BaFe(12-x)CrxO19, SrFe(12-x)CrxO19 (где x = 0.5-11.0), а также эффект двойного замещения в SrxBa(1-x)Fe(12-y)CryO19 (где x = 0.5-1.0, у = 0.2-11.0) методами твердофазного синтеза и золь-гель. В рамках проекта будет решена научная проблема создания новых функциональных материалов на основе гексаферрита Ba/Sr с модифицированной структурой и настраиваемыми в широких пределах свойствами, обладающих перспективой внедрения на предприятиях Уральского региона и в частности Челябинской области. Для решения данной проблемы будут установлены физико-химические параметры, обеспечивающие контролируемый синтез гексаферрита Ba/Sr со структурой магнетоплюмбита, замещенного атомами хрома, проведена характеризация структуры и свойств (энергодисперсионный рентгенофлуоресцентный и дифракционный методы). Анализ полученных результатов позволит установить теоретические основы синтеза гексаферритов М-типа путем замещения атомов железа на парамагнитные катионы хрома и закономерности функциональных свойств гексаферритов от частичного или полного замещения катионов железа. Полученные данные откроют путь к плавной подстройке свойств полученного материала к требованиям изготовителей электронных устройств. Основной научной задачей предлагаемого проекта, является исследование кристаллической структуры замещённых гексаферритов М-типа BaFe(12-x)CrxO19, SrFe(12-x)CrxO19 (где x = 0.5-11.0) и SrxBa(1-x)Fe(12-y)CryO19 (где x = 0.5-1.0, у = 0.2-11.0), полученных твердофазным и золь-гель методами, и взаимосвязи с магнитными и диэлектрическими характеристиками. Масштаб и комплексность поставленных задач соответствует требованиям современного развития науки в данной области. Представленные выводы будут опираться на полученные нами экспериментальные данные и теоретические разработки. Таким образом, мы предполагаем, что полученные в рамках данного проекта результаты будут иметь высокий уровень научной новизны, а успешная реализация проекта позволит сделать заметный шаг вперёд в области разработки новых функциональных материалов с уникальными магнитными и диэлектрическими свойствами, позволит сформировать новое научное направление молодой, но уже достаточно опытной команды заявителей. Представленная программа исследований исполнима, что также позволяет нам утверждать опыт проведённых ранее членами коллектива в области технологии выращивания кристаллов.