通过外场取向增强纳米复合材料的磁化率

由绝缘磁性单畴颗粒组成的纳米复合材料是高频、无涡流软磁材料的有前景候选者，但往往磁化率偏低（<20）。颗粒取向已被提出用于提高纳米复合材料的磁化率并降低磁损耗，但实验验证一直缺乏。这里，我们研究了含有3-57 vol%外场取向的11±3 nm磁铁矿颗粒的磁性纳米复合材料，嵌入聚乙烯基基体中，作为高频电感器磁芯材料的潜在应用。颗粒在纳米复合材料干燥过程中通过均匀静态取向场进行取向，固定了颗粒方向。小角散射排除了颗粒聚集的可能性。我们研究了取向场强度和颗粒浓度对纳米复合材料磁化率和磁滞损耗的影响，覆盖从直流到922 kHz的频率范围。纳米复合材料的磁化率随颗粒分数超线性增长，归因于微弱的颗粒间相互作用。颗粒取向使57 vol%颗粒含量样品的纳米复合材料磁化率从21提升至50。因此，颗粒取向与相互作用的协同效应使纳米复合材料获得了高于预期的磁化率。结果表明，在纳米复合材料中对颗粒进行磁取向可以在使用良好分散的单畴超顺磁性纳米颗粒时降低磁损耗。测得的纳米复合材料磁化率可通过包含平均场相互作用效应和部分颗粒取向的定向依赖Debye模型的组合来建模。测得的磁化率50是纳米复合材料中获得的最高值之一，使其成为电力电子应用的相关候选材料。