바륨 페라이트

Barium ferrite
바륨 페라이트
식별자
3D 모델(JSmol)
ECHA InfoCard 100.031.782 Edit this at Wikidata
펍켐 CID
유니
  • InChi=1S/Ba.12Fe.19O
    키: AJCDFVKYMIUXCR-UHFFFAOYSA-N
  • O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Ba]
특성.
BAFe12O19
어금질량 1111.448 g·1998−1
외관 검정 고형
밀도 5.28 g/cm3
녹는점 1,316 °C(2,401 °F, 1,589 K)
불용성인
달리 명시된 경우를 제외하고, 표준 상태(25°C [77°F], 100 kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공된다.
Infobox 참조 자료

약칭 BaFe, BaM인 바륨 페라이트(Barium perite)는 BaFeO라는1219 공식을 가진 화학 화합물이다. 이 물질과 관련 페라이트 물질은 자석 스트라이프 카드와 확성기 자석의 성분이다. BaFe는 Ba2+(Fe3+)(12O2−)로 설명된다.19 Fe3+ 센터들은 강자성적으로 결합되어 있다.[1] 이 기술 분야는 대개 재료 과학과 고체 화학의 관련 분야를 응용한 것으로 간주된다.

바륨 페라이트(barium perite)는 자성이 높은 물질로 포장 밀도가 높고 금속 산화물이다.[clarification needed] 이 물질에 대한 연구는 적어도 1931년까지 거슬러 올라가며,[2] 그것은 자기 카드 스트립, 스피커, 자기 테이프에서 응용 프로그램을 발견했다.[3] 특히 이 연구소가 성공을 거둔 분야 중 하나는 장기 데이터 저장이다. 이 재료는 자기성이 있고 온도 변화에 내성이 있으며 부식 및 산화에도 강하다.[4]

화학구조

높은 스핀 d5 구성을 가진 Fe3+ 센터는 강자성 결합으로 되어 있다.[1] 이 기술 분야는 대개 재료 과학과 고체 화학의 관련 분야를 응용한 것으로 간주된다.

산업적으로 유용한 관련 "헥스각형 페라이트" 계열이 알려져 있으며 바륨도 포함되어 있다.[3] 일반적인 스피넬 구조와 대조적으로, 이 물질들은 산화물의 육각형의 촘촘한 골격을 특징으로 한다. 게다가, 일부 산소 센터는 Ba2+ 이온으로 대체된다. 이러한 종에 대한 공식은 BaFeO1219, BaFeO1523, BaFeO를1827 포함한다.[5]

염화바륨, 제철염화물, 질산칼륨, 수산화나트륨을 수산화물과 염화물의 농도비 2:1로 혼합하여 바륨 페라이트 결정을 형성하는 데 1단계의 열수 공정을 사용할 수 있다. 나노 입자는 철 질산염, 염화 바륨, 구연산나트륨, 수산화나트륨으로 준비된다.[6] 그러나 일반적인 준비는 탄산바륨을 철(III) 산화물로 계산하는 것이다.[7]

BaCO3 + 6 FeO23→ BaFeO1219 + CO2

특성.

바륨 페라이트(Barium perite)는 장기 데이터 저장용으로 고려되었다. 이 물질은 습도와 부식을 포함한 여러 가지 환경적 스트레스에 내성이 있다는 것이 입증되었다. 페라이트들은 이미 산화되었기 때문에 더 이상 산화될 수 없다. 이것은 페라이트들이 부식에 내성이 있는 한 가지 이유다.[8] 바륨 페라이트는 또한 장기 저장 시 흔히 발생하는 또 다른 문제인 열 분자화에 내성이 있다는 것이 입증되었다.[4] 퀴리 온도는 일반적으로 약 450도(723K)이다.

바륨 페라이트 자석의 온도가 증가하면 고유 강제성이 향상되어 열 분광에 대한 내성이 높아진다. 페라이트 자석은 온도가 상승함에 따라 실질적으로 탈자성에 대한 내성이 높아지는 유일한 자석이다. 이러한 바륨 페라이트 특성은 모터와 발전기 설계 및 확성기 응용 분야에서도 인기 있는 선택이다. 페라이트 자석은 최대 300 °C의 온도에서 사용할 수 있어 위에서 언급한 용도에 사용하기에 안성맞춤이다. 페라이트 자석은 매우 좋은 절연체로, 어떤 전류도 이 절연체를 통해 흐르지 못하게 하고, 세라믹 특성을 보여주는 부서지기 쉽다. 페라이트 자석도 가공 성질이 좋아 재료가 여러 모양과 크기로 잘려나갈 수 있다.[9]

화학적 특성

바륨 페라이트(barium perite)는 수분과 내식성에 일반적으로 안정성이 있는 견고한 세라믹이다.[8] 또한 BaFe는 산화물이어서 금속 합금만큼 산화 때문에 분해되지 않으며, Bafe의 기대 수명을 훨씬 더 많이 준다.[4]

기계적 특성

금속 입자(MP)는 테이프와 자기 스트립에 데이터를 저장하는 데 사용되었지만 대용량 데이터 저장에는 한계에 도달했다. 데이터 테이프의 용량을 (25배) 늘리기 위해 MP는 테이프 길이를 (45%) 늘려야 했고 트랙 밀도는 (500%) 이상 높여야 했기 때문에 개별 입자의 크기를 줄일 필요가 있었다. 입자의 크기가 작아지면서 MP의 산화 및 열화를 방지하는 데 필요한 패시브레이션 코팅이 더 두꺼워져야 했다. 이는 패시브 코팅이 두꺼워짐에 따라 허용 가능한 신호 대 잡음 비를 달성하기가 어려워졌기 때문에 문제를 나타냈다.

바륨 페라이트는 MP를 완전히 제거하는데, 대부분 BaFe는 이미 산화 상태여서 보호 코팅에 의해 크기가 제한되지 않기 때문이다. 또한 육각형 무늬가 있어 MP와 같이 정리되지 않은 봉에 비해 정리하기가 쉽다. 또 다른 요인은 MP의 크기가 40-100nm인 반면 Bafe는 20nm에 불과하다. 그래서 가장 작은 MP 입자는 여전히 Bafe 입자의 두 배 크기 입니다.[10]

적용들

Barium Perite는 테이프 드라이브와 플로피 디스크에 사용된다.

바륨 페라이트(barium perite)는 녹음 매체, 영구 자석, 마그네틱 스트라이프 카드(신용카드, 호텔키, ID카드) 등의 어플리케이션에 사용된다. 소재의 안정성 때문에 사이즈를 크게 줄일 수 있어 패킹 밀도가 훨씬 높다. 이전의 미디어 기기는 도핑된 아큐라 옥사이드 소재를 사용해 기록에 필요한 강제성 값을 산출했다. 최근 수십 년 동안, 바륨 페라이트(barium perrite)는 고환산소(acicular oxide)를 대체했다. 도펜트가 없으면 고환산소(acicular oxides)는 매우 낮은 강제성 값을 생성하여 자성을 매우 부드럽게 만드는 반면, 바륨 페라이트(barium perite)의 높은 강제성 수준은 자성을 자석적으로 단단하게 만들기 때문에 재료 적용을 위한 탁월한 선택이다.

마그네틱 스트라이프

바륨 페라이트(barium perite)를 이용한 ID카드는 이를 식별하는 자석지문으로 제작돼 독자가 자가교정을 할 수 있다.[11]

스피커 자석

바륨 페라이트(barium perite)는 스피커 자석의 일반적인 재료다. 이 물질들은 소결이라고 불리는 과정을 통해 거의 모든 모양과 크기로 형성될 수 있는데, 이 과정을 통해 가루로 된 바륨 페라이트를 틀에 압착한 다음 그것이 함께 융합될 때까지 가열한다. 바륨 페라이트는 자기성을 유지하면서 고체 블록으로 변한다. 자석은 탈자성에 대한 내성이 뛰어나 오랜 시간 동안 스피커 유닛에서 여전히 유용하게 사용할 수 있다.[12]

선형 테이프-열림

LTO(Linear Tape-Open) 저장에는 바륨 페라이트(Barium perite)가 사용된다. 바륨 페라이트(barium perite)는 높은 데이터 밀도로 인해 향후 LTO 테이프의 개선으로 이어질 수 있다.[13]

이 분야의 발전은 또한 Bafe 입자의 크기를 약 20nm로 줄이는 결과를 낳았다. 이는 100nm를 넘어서[clarification needed] 입자를 수축시키는 문제 때문에 유망하지 않다고 여겨지는 MP 기술과 대비된다.[4]

모양은 또 다른 요인이다. 금속 입자는 종종 잘 포장되거나 쌓이지 않는 원통형 모양이다. 바륨 페라이트에는 더 좋은 포장 특성이 있다. BaFe는 원형 구조로 인해 크기가 작고 패킹 밀도가 높아져 더 잘[clarification needed] 쌓일 수 있다.[4]

자연발생

그 화합물은 극히 드물지만 자연에서 발생한다. 바리오페르라이트(barioferrite)라고 불리며, 화로메타모르프리즘과 관련이 있다.[14][15]

참조

  1. ^ a b Shriver, Duward F.; Atkins, Peter W.; Overton, Tina L.; Rourke, Jonathan P.; Weller, Mark T.; Armstrong, Fraser A. (2006). Shriver & Atkins' Inorganic Chemistry (4th ed.). New York: W. H. Freeman. ISBN 0-7167-4878-9.
  2. ^ Guillissen, Joseph; Van Rysselberghe, Pierre J. (1931). "Studies on Zinc and Barium Ferrites". J. Electrochem. Soc. 59 (1): 95–106. doi:10.1149/1.3497845.
  3. ^ a b Pullar, Robert C. (2012). "Hexagonal ferrites: A review of the synthesis, properties and applications of hexaferrite ceramics". Progress in Materials Science. 57 (7): 1191–1334. doi:10.1016/j.pmatsci.2012.04.001.
  4. ^ a b c d e Watson, Mark L.; Beard, Robert A.; Kientz, Steven M.; Feebeck, Timothy W. (2008). "Investigation of Thermal Demagnetization Effects in Data Recorded on Advanced Barium Ferrite Recording Media". IEEE Trans. Magn. 44 (11): 3568–3571. Bibcode:2008ITM....44.3568W. doi:10.1109/TMAG.2008.2001591. S2CID 22303270.
  5. ^ Goto, Yasumasa; Takada, Toshio (1960). "Phase Diagram of the System BaO-Fe2O3". J. Am. Ceram. Soc. 43 (3): 150–153. doi:10.1111/j.1151-2916.1960.tb14330.x.
  6. ^ Niazi, Shahida B. (2016). "Solvothermal / Hydrothermal Synthetic Methods for Nanomaterials". In Khan, Sher Bahadar; Asiri, Abdullah M.; Akhtar, Kalsoom (eds.). Nanomaterials and their Fascinating Attributes. Development and Prospective Applications of Nanoscience and Nanotechnology. Vol. 1. Bentham Science Publishers. pp. 181–238. ISBN 9781681081779.
  7. ^ Heck, Carl (1974). "Ceramic magnet materials (ferrites)". Magnetic Materials and Their Applications. Butterworths. pp. 291–294. ISBN 9781483103174.
  8. ^ a b Okazaki, Chisato; Mori, Saburo; Kanamaru, Fumikazu (1961). "Magnetic and Crystallographical Properties of Hexagonal Barium Mono-Ferrite, BaO•Fe2O3". J. Phys. Soc. Jpn. 16 (3): 119. doi:10.1143/JPSJ.16.119.
  9. ^ "Characteristics of Ferrite Magnets". e-Magnets UK. Retrieved December 8, 2013.
  10. ^ "Barium Ferrite: Overview". Fujifilm. Retrieved August 13, 2017.
  11. ^ Honey, Gerard (2000). "Card-based identification systems". Electronic Access Control. Newnes. pp. 47–55. ISBN 9780750644730.
  12. ^ "Hard Ferrite (Ceramic) Magnets". Magnaworks Technology. Archived from the original on October 20, 2018. Retrieved December 8, 2013.
  13. ^ "FUJiFILM Barium-Ferrite Magnetic Tape Establishes World Record in Data Density: 29.5 Billion Bits Per Square Inch" (Press release). Fujifilm. January 22, 2010. Retrieved 2020-10-12.
  14. ^ https://www.mindat.org/min-39567.html
  15. ^ https://www.ima-mineralogy.org/Minlist.htm