多铁性复合材料的控制合成与磁电效应研究(3)
CoFe2O4铁氧体是一种非常典型的尖晶石结构的铁氧体，在铁素体中的钴铁氧体作为磁性材料是一种典型的尖晶石结构，主要应用在电子学、光磁学、催化、磁流体、超高温、癌症治疗、磁共振成像技术(MRI)等基础科学和电子领域中。钴铁氧体得到了全世界研究学者们越来越多的青睐[5]。由于钴铁氧体具有广泛的用途，它也得到了世界各国的研究学者们越来越深入化、多样化、系统化的研究。从样品的制备到材料的运用，从形貌的控制到性能的调控，各国科学家为此做了大量的研究工作，力求不断挖掘出钴铁氧体的应用潜力和应用价值，让它服务于生产，服务于生活，服务社会。
钴铁氧体同时作为磁性材料也是性能优良，在室温下，2.7×105 J•m−3的磁晶各向异性常数，矫顽力高达3.4×105A•m−1，拥有很高的电阻率，优越的磁谱特性，甚至可以在高频超高频下也非常适合使用，同时它耐磨损、抗腐蚀，并且无毒性，具有高的饱和磁化强度，大的磁晶各向异性和磁致伸缩系数和相对稳定的化学性能是其众多优点[6]。其在低损耗磁芯材料、垂直磁记录材料、磁性静态波器件以及表面磁性研究等方面应用广泛。研究人员察觉它的薄膜在400~500nm的范围内显示出相对很显著的克尔效应。这不仅保持高信噪比，而且同时提高存取速度和磁记录密度，使得其具有非常重要的实用意义，因此它是广泛公认的一种极有潜力的磁光记录材料；特别是它具有大的矫顽力和优良的饱和磁场，这使得它成为市场新的竞争最激烈的磁光记录材料。
近些年来，科研工作者们采用各种方法成功的合成制备了性能各不相同钴铁氧体。钴铁氧体的制备合成方法主要有溶胶凝胶法(Sol−gel)、模板法、水热合成法、微乳液法、化学共沉积法以及固相反应法等[7]。
Cannas C等人采用Fe(NO3)3•9H2O和Co(NO3)2•6H2O为实验原料，柠檬酸作为络合物，用氨水调节溶液的pH值，使用溶胶凝胶法制备合成了钴铁氧体粉体样品，同时对溶液的 pH<1、pH=2、pH=4、pH=7 四种不同状态下，钴铁氧体样品的晶体相结构、平均晶粒尺寸、颗粒的比表面积、热处理过程、磁性能等方面进行了对比研究，发现溶液的不同的pH值对样品晶粒大小的分布有着显著的影响，未被调节的样品晶粒尺寸比用氨水调节了溶液pH的样品的要小很多。Gopalan E V等人采用溶胶凝胶法制备了粒径大小分布在13-14 nm之间的钴铁氧体纳米颗粒，其的微观形态为球形，他们研究了它的结构、磁性能、导电性能。并且通过量子力学隧道效应理论建立的模型，很好的解释了钴铁氧体的导电性。Liu Y等人采用溶胶凝胶法，并通过改变煅烧温度，成功制备了颗粒在57-105 nm之间的钴铁氧体纳米颗粒，他们发现烧结温度的提高会造成样品的比饱和磁化强度不断增高，而晶粒大小也随着退火温度的升高随之改变，晶粒大小的改变同样会导致样品的磁性能发生变化[8]。Keller N等人以外径超过100nm的碳纳米管作为模板，成功合成了钴铁氧体纳米线，并且研究了它的磁性能，研究发现：烧结温度为550℃制得的纳米线具有非常高的矫顽力，超过了1.5KOe。Yan X B等人采用高度有序介孔材料SBA-15为模板，成功合成了钴铁氧体/SBA-15 纳米磁性复合材料。研究发现，合成的钴铁氧体纳米磁性材料具有高度有序的二文吹冰方相结构[9]。
自蔓延燃烧合成(SHS)法，也称燃烧合成(CombustionS0thesis)法，是俄罗斯宏观动力学研究所Merzhenov等人发明的一种新的材料合成方法。自蔓延燃烧合成法(SHS)使用外部供应的必须能量而引发高度放热的化学反应，一旦经过点燃，自己放出能量能够支撑化学反应的迅速进行，燃烧将会扩散整个反应体系，它是一种是固体燃烧过程。在热作用下快速地反应使得前驱体的迅速分解，导致了大量的气体释放，避免熔化和粘附的前驱体，使产品的颗粒尺寸的减小。反应体系可在瞬间升到几千度的高温环境，这使挥发性杂质在高温下蒸发、除去。它具有产品纯度高，成型速度快，无需高温煅烧，节约能源的优点，并且可以控制产品的结构。近些年来，由于其在材料合成技术的诸多优点，自蔓延高温合成法备受人们的关心和关注[10]。岳振星等人使用柠檬酸盐凝胶的自燃烧成功制备合成出粒径为20-50nm，并且具有尖晶石结构的单相铁氧体粉末，同时将溶胶凝胶湿化学合成法和自蔓延高温合成法相互结合起来，从而开发出包含二者优点并且方便实用的超细粉末合成制备技术[11]。锰铁氧体粉体也由姜久兴等人采用自蔓延燃烧合成法成功制备出来。徐志刚等人也采用自蔓延燃烧法成功合成法制备合成出了尖晶石钻铁氧体纳米级粉体[12]。
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