Нанокомпозиты, содержащие одновременно магнитно-твердые и магнитно-мягкие взаимодействующие между собой фазы, обладают большими коэрцитивной силой и намагниченностью, вследствие чего подобные материалы широко используются в качестве постоянных магнитов.
Композиты SmCo5 /Fe представляют важный класс материалов для постоянных магнитов высокой мощности. SmCo5 обеспечивает высокие коэрцитивную силу и температуру Кюри, а железо – большую намагниченность. Чтобы достичь высокой коэрцитивной силы в изотропных двухфазных системах размер зерна магнитно-мягкой составляющей – Fe – должен быть порядка 10 нм. Обычно такие композиты получают механическими методами, такими как механический помол или напыление. Это позволяет хорошо контролировать состав композита, однако получаемые материалы имеют размер зерен не в нанометровом диапазоне, кроме того сложно синтезировать их в больших количествах для использования в крупнокристаллических постоянных магнитах.
Ученые из университета Техаса разработали простой и эффективный химический метод синтеза SmCo5/Fex(x=0–2.9) композитов с увеличенной намагниченностью и контролируемой коэрцитивной силой. Метод заключается в совместном восстановлении кальцием наночастиц Sm–Co–O и Fe3O4. Гидратированые оксиды самария и кобальта одновременно осаждаются из водных растворов своих солей в присутствии монодисперсных наночастиц Fe3O4. Осадок спекают при 120˚C, таким образом внедряя частицы оксида железа в матрицу оксидов Sm и Co. Затем полученный композит отжигают в среде KCl при 900˚C в присутствии кальция. Полученные образцы представляют собой гексагональный плотноупакованный SmCo5 и α-Fe со средними размерами зерен 29 и 8 нм соответственно. При комнатной температуре нанокомпозиты являются ферромагнетиками, магнитные свойства материалов зависят от процентного содержания железа. Наибольшая коэрцитивная сила, Hc=11.6 kOe, наблюдается у образца состава SmCo5/Fe0.23, наибольшая остаточная намагниченность, Mr=56 emu/g, у SmCo5/Fe1.5.
Таким образом, Хуанбинг Ронг (Chuanbing Rong) с коллегами разработали доступную методику получения материалов для постоянных магнитов с улучшенными магнитными свойствами. Кроме того, данная методика может быть использована для получения SmCo/CoFe композитов, заменой наночастиц оксида железа наночастицами феррита кобальта.
