Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Феррит бария
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ECHA InfoCard100.031.782 Отредактируйте это в Викиданных
UNII
  • InChI = 1S / Ba.12Fe.19O
    Ключ: AJCDFVKYMIUXCR-UHFFFAOYSA-N
  • O = [Fe] O [Fe] = OO = [Fe] O [Fe] = OO = [Fe] O [Fe] = OO = [Fe] O [Fe] = OO = [Fe] O [Fe] = OO = [Fe] O [Fe] = OO = [Ba]
Характеристики
Ba Fe 12 O 19
Молярная масса1 111 0,448  г · моль -1
Появлениечерный твердый
Плотность5,28 г / см 3
Температура плавления 1316 ° С (2,401 ° F, 1589 К)
нерастворимый
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки на инфобоксы

Феррит бария , сокращенно BaFe, BaM, представляет собой химическое соединение с формулой BaFe 12 O 19 . Этот и связанные с ним ферритовые материалы входят в состав карт с магнитной полосой и магнитов динамиков . BaFe описывается как Ba 2+ (Fe 3+ ) 12 (O 2- ) 19 . Центры Fe 3+ связаны ферромагнитно . [1] Эта область технологий обычно рассматривается как приложение смежных областей материаловедения ихимия твердого тела .

Феррит бария является сильным магнитным материалом , имеет высокую плотность упаковки [ требуется уточнение ] и представляет собой оксид металла . Исследования этого материала датируются по крайней мере 1931 годом [2], и он нашел применение в лентах магнитных карт, динамиках и магнитных лентах . [3] В частности, он добился успеха в долговременном хранении данных; материал магнитный, устойчивый к перепадам температур, коррозии и окислению. [4]

Химическая структура [ править ]

Центры Fe 3+ с высокоспиновой конфигурацией d 5 связаны ферромагнитно . [1] Эта область техники обычно считается приложением смежных областей материаловедения и химии твердого тела .

Известно родственное семейство промышленно используемых «гексагональных ферритов», также содержащих барий . [3] В отличие от обычной структуры шпинели , эти материалы имеют гексагональный плотноупакованный каркас из оксидов. Кроме того, некоторые кислородные центры замещаются ионами Ba 2+ . Формулы для этих видов включают BaFe 12 O 19 , BaFe 15 O 23 и BaFe 18 O 27 . [5]

Процесс гидротермальных один шага может быть использован для образования кристаллов бария феррита, путем смешивания хлорида бария , хлоридом железа , нитратом калия и гидроксидом натрия с гидроксидом отношения концентрации хлорида от 2 до: 1. Наночастицы получают из нитрата железа , хлорида бария, цитрата натрия и гидроксида натрия. [6] Типичный способ приготовления, однако, заключается в прокаливании карбоната бария с оксидом железа (III) : [7]

BaCO 3   + 6  Fe 2 O 3     BaFe 12 O 19   +   CO 2

Свойства [ править ]

Феррит бария был рассмотрен для длительного хранения данных. Материал доказал свою стойкость к различным воздействиям окружающей среды, включая влажность и коррозию. Поскольку ферриты уже окислены, их дальнейшее окисление невозможно. Это одна из причин, по которой ферриты настолько устойчивы к коррозии. [8] Феррит бария также оказался устойчивым к тепловому размагничиванию - еще одной проблеме, характерной для длительного хранения. [4] Температура Кюри обычно составляет около 450 C (723 K).

Когда магниты из феррита бария повышаются при повышении температуры, их высокая собственная коэрцитивная сила улучшается, что делает их более устойчивыми к тепловому размагничиванию. Ферритовые магниты - единственный тип магнитов, которые становятся значительно более устойчивыми к размагничиванию при повышении температуры. Эта характеристика феррита бария делает его популярным в конструкциях двигателей и генераторов, а также в громкоговорителях. Ферритовые магниты можно использовать при температурах до 300 ° C, что делает их идеальными для использования в упомянутых выше областях применения. Ферритовые магниты являются очень хорошими изоляторами и не пропускают через них электрический ток, и они хрупкие, что свидетельствует об их керамических характеристиках. Ферритовые магниты также обладают хорошими механическими свойствами, что позволяет резать материал самых разных форм и размеров.[9]

Химические свойства [ править ]

Ферриты бария - это прочная керамика, которая обычно устойчива к влаге и коррозии. [8] BaFe также является оксидом, поэтому он не разрушается из-за окисления в такой степени, как металлический сплав; давая BaFe гораздо большую продолжительность жизни. [4]

Механические свойства [ править ]

Металлические частицы (МП) использовались для хранения данных на лентах и ​​магнитных полосах, но они достигли своего предела для хранения данных большой емкости. Чтобы увеличить свою емкость на (25x) на ленте данных, MP пришлось увеличить длину ленты на (45%) и плотность дорожек более чем (500%), что привело к необходимости уменьшить размер отдельных частиц. По мере уменьшения размера частиц пассивирующее покрытие, необходимое для предотвращения окисления и разрушения МП, должно было становиться толще. Это представляло проблему, поскольку по мере того, как пассивирующее покрытие становилось толще, становилось все труднее достичь приемлемого отношения сигнал / шум.

Феррит бария полностью выходит из класса MP, в основном потому, что BaFe уже находится в окисленном состоянии и поэтому его размер не ограничен защитным покрытием. Кроме того, из-за его шестиугольного рисунка его легче организовать по сравнению с неорганизованным стержнем, таким как MP. Еще одним фактором является разница в размерах частиц, в МП размер составляет от 40 до 100 нм, а у BaFe - всего 20 нм. Таким образом, самая маленькая частица MP по-прежнему вдвое больше частиц BaFe. [10]

Приложения [ править ]

Феррит бария используется в ленточных накопителях и гибких дисках.

Феррит бария используется в таких приложениях, как носители записи, постоянные магниты и карты с магнитной полосой (кредитные карты, ключи от отелей, идентификационные карты). Благодаря стабильности материала его можно значительно уменьшить в размерах, что значительно повысит плотность упаковки. В более ранних устройствах для работы с носителями использовались легированные игольчатые оксидные материалы для получения значений коэрцитивной силы, необходимых для записи. В последние десятилетия феррит бария заменил игольчатые оксиды; без каких-либо примесей игольчатые оксиды дают очень низкие значения коэрцитивной силы, что делает материал очень магнитно-мягким, в то время как более высокие уровни коэрцитивной силы феррита бария делают материал магнитотвердым и, таким образом, превосходным выбором для записывающих материалов.

Магнитные полосы [ править ]

Идентификационные карты с использованием феррита бария изготавливаются с помощью магнитного отпечатка пальца, который идентифицирует их, что позволяет считывающим устройствам выполнять самокалибровку. [11]

Магниты динамика [ править ]

Феррит бария - распространенный материал для магнитов динамиков. Материалам можно придать практически любую форму и размер с помощью процесса, называемого спеканием , при котором порошковый феррит бария прессуется в форму, а затем нагревается до тех пор, пока он не сплавляется. Феррит бария превращается в твердый блок, сохраняя при этом свои магнитные свойства. Магниты обладают отличной устойчивостью к размагничиванию, что позволяет использовать их в динамиках в течение длительного периода времени. [12]

Linear Tape-Open [ править ]

Феррит бария используется для хранения с открытой лентой (LTO). Феррит бария может привести к будущим улучшениям в лентах LTO из-за высокой плотности данных. [13]

Разработки в этой области также привели к уменьшению размера частиц BaFe примерно до 20 нм. Это контрастирует с технологией MP, которая считается менее перспективной из-за проблем с усадкой частиц более 100 нм [ требуется пояснение ] . [4]

Форма - еще один фактор. Частицы металла часто имеют цилиндрическую форму, которые плохо упаковываются или складываются. Феррит бария обладает лучшими уплотняющими свойствами. BaFe может быть уменьшен до меньшего размера и более плотной упаковки из-за его круглой структуры и может быть лучше уложен друг на друга [ требуется пояснение ] . [4]

Естественное явление [ править ]

Это соединение встречается в природе, но чрезвычайно редко. Он называется бариоферритом и связан с пирометаморфизмом. [14] [15]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Шрайвер, Дувард Ф .; Аткинс, Питер У .; Овертон, Тина Л .; Рурк, Джонатан П .; Веллер, Марк Т .; Армстронг, Фрейзер А. (2006). Неорганическая химия Шрайвера и Аткинса (4-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman . ISBN 0-7167-4878-9.
  2. ^ Гиллиссен, Джозеф; Ван Риссельберге, Пьер Ж. (1931). «Исследования ферритов цинка и бария» . J. Electrochem. Soc. 59 (1): 95–106. DOI : 10.1149 / 1.3497845 .
  3. ^ a b Пуллар, Роберт С. (2012). «Гексагональные ферриты: обзор синтеза, свойств и применения гексаферритовой керамики». Прогресс в материаловедении . 57 (7): 1191–1334. DOI : 10.1016 / j.pmatsci.2012.04.001 .
  4. ^ a b c d e Watson, Mark L .; Борода, Роберт А .; Кинц, Стивен М .; Фибек, Тимоти В. (2008). «Исследование эффектов теплового размагничивания в данных, записанных на передовых носителях записи из феррита бария». IEEE Trans. Magn. 44 (11): 3568–3571. DOI : 10,1109 / TMAG.2008.2001591 . S2CID 22303270 .  
  5. ^ Гото, Ясумаса; Такада, Тосио (1960). «Фазовая диаграмма системы BaO-Fe 2 O 3 ». Варенье. Ceram. Soc. 43 (3): 150–153. DOI : 10.1111 / j.1151-2916.1960.tb14330.x .
  6. ^ Ниази, Шахида Б. (2016). «Солвотермальные / гидротермальные методы синтеза наноматериалов» . В Хан, Шер Бахадар; Asiri, Abdullah M .; Ахтар, Калсум (ред.). Наноматериалы и их увлекательные атрибуты . Развитие и перспективы применения нанонауки и нанотехнологий. 1 . Издательство Bentham Science . С. 181–238. ISBN 9781681081779.
  7. Перейти ↑ Heck, Carl (1974). «Керамические магнитные материалы (ферриты)» . Магнитные материалы и их применение . Баттервортс . С. 291–294. ISBN 9781483103174.
  8. ^ a b Окадзаки, Чисато; Мори, Сабуро; Канамару, Фумикадзу (1961). «Магнитные и кристаллографические свойства гексагонального моноферрита бария, BaO • Fe 2 O 3 ». J. Phys. Soc. Jpn. 16 (3): 119. DOI : 10,1143 / JPSJ.16.119 .
  9. ^ «Характеристики ферритовых магнитов» . e-Magnets UK . Проверено 8 декабря 2013 года .
  10. ^ «Феррит бария: Обзор» . Fujifilm . Проверено 13 августа 2017 года .
  11. ^ Мед, Джерард (2000). «Карточные системы идентификации» . Электронный контроль доступа . Newnes . С. 47–55. ISBN 9780750644730.
  12. ^ "Жесткие ферритовые (керамические) магниты" . Magnaworks Technology . Проверено 8 декабря 2013 года .
  13. ^ «Бариево-ферритовая магнитная лента FUJiFILM устанавливает мировой рекорд по плотности данных: 29,5 миллиардов бит на квадратный дюйм» (пресс-релиз). Fujifilm . 22 января 2010 . Проверено 12 октября 2020 .
  14. ^ https://www.mindat.org/min-39567.html
  15. ^ https://www.ima-mineralogy.org/Minlist.htm