ИСТИНА

Магнитотвёрдые гексаферриты с общей формулой МFe12O19 (M = Ba, Sr, Pb) – важнейшие материалы для производства постоянных магнитов. Особый интерес представляет получение наночастиц, поскольку гексаферриты относятся к редкому типу материалов, которые сохраняют свои магнитотвёрдые свойства при очень маленьких размерах частиц и при этом также являются химически и термически устойчивыми. Подобные частицы используют для изготовления разнообразных магнитных наноматериалов и наноустройств, например, магнитных носителей информации, а также для создания магнитных жидкостей с уникальными свойствами, перспективными для ряда биологических и медицинских применений. Наиболее эффективным методом получения наночастиц гексаферритов высокого качества является кристаллизация оксидных стёкол. При таком подходе получаемые наночастицы также можно выделить в виде стабильных коллоидов. Целью данной работы является определение влияния условий термообработки на морфологию и магнитные свойства наночастиц SrFe12O19, формирующихся при кристаллизации стекла состава SrFe12O19·12SrB2O4. Образцы стекла получали быстрой закалкой расплава между вращающимися стальными валками. Далее для кристаллизации магнитных частиц стекло отжигали в интервале температур 600 – 900 °С. Установлено, что исходное стекло является аморфным и парамагнитным. Его температура стеклования составляет 535 °С; экзотермические пики кристаллизации обнаружены при 605 и 665°С, а плавление образца начинается при 990°С. Показано, что первый пик (605 °С) соответствует появлению суперпарамагнитных наночастиц маггемита γ-Fe2O3. Второй пик кристаллизации (665 °С) связан с образованием гексаферрита SrFe12O19 и метастабильной модификации бората SrB2O4. С ростом температуры отжига коэрцитивная сила и намагниченность насыщения образцов увеличиваются. Коэрцитивная сила изменяется в интервале 2500 – 5100 Э. Путём растворения стеклокерамики в разбавленной соляной кислоте были получены образцы магнитных частиц, изучен их фазовый состав и морфология. Установлено, что в интервале 610 – 630 °С образуются частицы γ-Fe2O3 с диаметром около 4 нм. Между 650 и 750 °С получаются однофазные наночастицы SrFe12O19, которые имеют форму пластинок, а их средние размеры увеличиваются с температурой от 30 нм × 3 нм до 80 нм × 6 нм. При более высоких температурах происходит рекристаллизация частиц гексаферрита, а их средние размеры при этом резко увеличиваются и достигают 300 нм × 120 нм при температуре отжига 900 °С. Пластинчатые наночастицы SrFe12O19 были использованы для получения стабильных водных коллоидных растворов. Установлено, что область стабильности коллоидов лежит в интервале pH от 2 до 5, где значения дзета-потенциала составляют 20 – 35 мВ. Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ (грант № 20-73-10129).