Свойства наночастиц оксида цинка, формируемых методами термического распыления

Полученные результаты отлично согласуются с данными микрорентгеноспектрального анализа (МРСА). Концентрационные пики железа и алюминия в синтезированном порошке в основном совпадают, подтверждая формирование интерметаллида. При этом характер концентрационного профиля алюминия в областях, обедненным железом, свидетельствует о высокой дисперсности формирующегося оксида алюминия. Просвечивающая электронная микроскопия подтвердила этот факт. Согласно данным ПЭМ, продукт синтеза характеризуется аморфизованной структурой с вкраплениями нанокристалов. При этом в структуре можно выделить 2 типа кристаллов: более вытянутые кристаллы толщиной порядка 20 нм и длиной около 150 нм (вероятнее всего, принадлежащие интерметаллиду) и темные кристаллы полиэдрической формы размером порядка 50 нм, являющиеся, по-видимому, оксидной фазой.

Интересно, что морфология продукта синтеза полностью наследует морфологию механокомпозита, несмотря на то, что в процессе СВС протекает реакция образования моноалюминида железа и наблюдается концентрационное перераспределение компонентов.

Магнитоэлектрические (МЭ) композиты можно разделить на две большие группы: объемные материалы и слоистые структуры. Достоинством последних является высокая степень поляризации и возможность использования в качестве магнитострикционной фазы металлов. В настоящее время исследования структур металл - пьезоэлектрик проводились в двух и трехслойных композиционных материалах на основе цирконата - титаната свинца и металлов - железо, кобальт, никель, пермендюр, терфенол [1, 2]. Такого рода структуры получали путем склеивания пьезоэлектрического и магнитного слоев. Однако оценку влияния толщины клеевого слоя на МЭ свойства никто не проводил. В связи с этим были изготовлены трехслойные образцы металл – пьезоэлектрик - металл. В качестве магнитострикционной фазы применяли пермендюр – магнитный сплав, обладающий большой магнитострикцией. Пьезоэлектрическая составляющая была изготовлена из промышленного порошка PZT - 850. Поляризацию пьезокерамики проводили в электрическом поле 4 кВ/мм в течение четырех часов при температуре 150ºС с последующим охлаждением в этом поле до комнатной температуры в течение получаса. Толщина слоев пьезоэлектрика и пермендюра составили соответственно 0,5 мм и 0,25 мм. Диаметр – 10 мм. Пластины соединяли суперклеем с толщиной слоя изменяющегося от 0,01 мм до 0,21 мм. Чтобы избежать погрешности, связанной с разбросом параметров в пьезокерамике и пермендюре, все исследования проводили на одном и том же образце. Для растворения клея, после каждого измерения образец на сутки помещался в ацетон.

При исследовании МЭ эффекта применяли методику, основанную на измерении напряжения, возникающего на образце, при наложении на него переменного и постоянного магнитных полей. Переменное магнитное поле напряженностью 1,0 Э и частотой 1 кГц генерировалось катушками Гельмгольца. Для создания подмагничивающего поля напряженностью 130 Э использовали электромагнит. Вектор электрической поляризации образца был перпендикулярен магнитным полям. МЭ коэффициент по напряжению определяли исходя из толщины пьезоэлектрика (h), величины напряжения (dV) и напряженности переменного магнитного поля = dV/(h·dH).

Известно, что распространение упругой деформации в образце происходит по экспоненциальному закону. Так как величина МЭ эффекта прямо пропорциональна деформации возникающей в образце, то можно предположить, что зависимость МЭ коэффициента по напряжению от толщины клея также происходит по экспоненциальному закону. Тогда для исследуемого образца можно записать:

где d – толщина клеевого шва, k – коэффициент затухания, -постоянная, характеризующая МЭ коэффициент при .