تولید و مطالعۀ خواص ساختاری و الکترومغناطیسی نانوساختارهای هسته-پوستۀ آهن-کربن

نوع مقاله: مقاله پژوهشی کامل

نویسندگان

1 دانشگاه شهید چمران اهواز

2 عضو هیات علمی گروه فیزیک دانشگاه شهید چمران اهواز

3 پژوهشگر دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

در مقالۀ حاضر، نانوذرات هسته-پوستۀ آهن-کربن با استفاده از یک راکتور نیمه‌‏‏خودکار و به‌روش تخلیۀ قوس الکتریکی تولید شده‌اند. خصوصیات ساختاری ذرات تولیدشده با استفاده از پراش اشعۀ ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) مطالعه شدند. سازوکار تشکیل ذرات هسته-پوسته در فرآیند تخلیۀ قوس الکتریکی نیز مورد بررسی قرار گرفته است. در پلاسمای ایجاد شده در فرآیند تولید، ذرات حاوی ترکیب Fe-C در یک اتمسفر غنی از کربن شکل می‏گیرند. میزان کربن موجود در آلیاژ آهن در فاز مایع، بیش از حد انحلال‌پذیری جامد است. بنابراین، با کاهش دمای کاتد، کربن اضافی از آلیاژ پس‏رانده ‌شده و ایجاد یک لایۀ کربنی در اطراف ذرات آهن می‏نماید. خصوصیات مغناطیسی استاتیک و خواص الکترومغناطیسی دینامیک مواد تولیدشده در بازۀ فرکانسی 1 تا 18 گیگاهرتز مورد مطالعه قرار گرفته و قابلیت جذب امواج مایکروویو توسط آن‏ها بررسی شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Synthesis and study of the structural and electromagnetic properties of iron-carbon core-shell nanoparticles

نویسنده [English]

  • omid khani 1
چکیده [English]

In this paper, carbon coated iron particles were synthesized by a DC arc-discharge method using a semi-automatic homemade reactor. The produced particles were studied using X-Ray diffraction, field-emission scanning electron microscope (FESEM) and transmission electron microscope (TEM). The production mechanism for core-shell particles in arc-discharge process was investigated. In production process and inside the created plasma, between anode and cathode, Fe-C particles are formed in a carbon-rich atmosphere. The carbon content of the iron alloy in liquid phase is more than the solid solubility. So, by decreasing cathode temperature, the excess carbon is ejected from the alloy and forms a carbon layer around the iron particles. The static and dynamic magnetic properties, in 1-18 GHz frequency range, were investigated and radar absorbing properties of the core-shell particles was studied.

کلیدواژه‌ها [English]

  • core-shell structures
  • nanocapsule
  • arc-discharge method
  • microwave properties