Adaptación del índice de refracción de la impedancia

May 09, 2023

Scientific Reports volumen 12, Número de artículo: 15818 (2022) Citar este artículo

664 Accesos

Detalles de métricas

El control independiente de las propiedades magnéticas y eléctricas de los compuestos de ferrita de dos y tres partes se demuestra a través de la variación del tamaño de partícula y la fracción de volumen de las inclusiones de ferrita. Esto proporciona una ruta para crear compuestos de banda ancha adaptada a la impedancia con altos valores de índice de refracción personalizados. Se fabrica un material compuesto de dos partes que comprende ferrita de NiZn en un dieléctrico de PTFE con valores aproximadamente iguales de permitividad real relativa y permeabilidad de hasta 100 MHz. El índice de refracción de los compuestos de NiZn-PTFE, medido a 20 MHz, es de 6,1 para una fracción de volumen de NiZn del 50 % en volumen. y 6,9 para fracción volumétrica de NiZn de 70%vol. De manera similar, hemos caracterizado un compuesto de tres partes con un índice de refracción de aproximadamente 16 a 60 MHz. El compuesto de tres partes consta de ferritas de NiZn y MnZn en una matriz anfitriona dieléctrica de PTFE con una relación de volumen porcentual de 65 %: 15 %: 20 %, respectivamente.

Las ferritas blandas disponibles comercialmente se han utilizado ampliamente en telecomunicaciones y sistemas de antenas debido a su alta parte real de permeabilidad y, al mismo tiempo, su baja pérdida magnética en el rango de frecuencia de MHz1. La parte real alta de la permeabilidad no solo aumenta el índice de refracción de los materiales compuestos, lo que ayuda a la miniaturización, sino que también aumenta la impedancia característica hacia el caso de Z \(=1.\) de impedancia adaptada Es bien sabido que la dependencia de la frecuencia de la permeabilidad disminuye a frecuencias más altas (GHz) debido a la relajación de la pared del dominio y la relajación giromagnética: un fenómeno descrito por la ley de Snoek2. Desde que apareció el artículo original de Snoek en 1948, ha habido muchos estudios que amplían este concepto para aplicarlo a películas magnéticas delgadas y materiales compuestos3,4,5. La ley original no tiene en cuenta el tamaño o la forma de las partículas magnéticas si la ferrita se pulveriza y se mezcla con un material huésped. El tamaño y la forma de las partículas y la fracción de relleno del compuesto resultante ofrecen libertades adicionales para ajustar la dependencia de frecuencia de la respuesta magnética. Por ejemplo, la anisotropía de la forma de las inclusiones magnéticas se puede aumentar mediante el uso de escamas magnéticas, aumentando la frecuencia a la que se puede observar una fuerte respuesta magnética6,7. Los materiales con una geometría cristalina plana, como las hexafarritas de tipo M, tienen una anisotropía magnetocristalina aumentada, lo que amplía el rango de frecuencia del rendimiento magnético8. Por supuesto, estos mismos grados de libertad también influyen en la respuesta dieléctrica (permitividad) del compuesto. En este estudio demostramos que la permitividad relativa (\(\varepsilon = \varepsilon^{\prime} - i\varepsilon^{\prime\prime}\)) y la permeabilidad (\(\mu = \mu^{\prime } - i\mu^{\prime\prime}\)) del compuesto están influenciados por el tamaño de partícula de las inclusiones de ferrita. Si las propiedades de las partículas magnéticas en los compuestos se controlan cuidadosamente, los materiales de alto índice de refracción (\(n=\sqrt{\varepsilon \mu }\)) cuya impedancia coincide (\(Z=\sqrt{\mu /\varepsilon }\)) al espacio libre se pueden fabricar. Estos materiales con alto índice de refracción e impedancia adaptada al espacio libre son importantes para la miniaturización de antenas.

Las ferritas de NiZn y MnZn son magnéticamente "blandas" debido a su baja coercitividad magnética, lo que significa que no retienen el magnetismo después de estar sujetas a una polarización magnética. La fórmula química general de las ferritas de espinela es MFe2O4, donde 'M' es un metal divalente. La estructura cristalina de espinela, con una disposición cúbica compacta de iones metálicos rodeados de iones de oxígeno, conduce a una alta anisotropía magnetocristalina debido al ordenamiento de los espines de los electrones9. Los estudios sobre el efecto del tamaño de las partículas de ferrita y el porcentaje de carga volumétrica de los compuestos sobre la permeabilidad compleja resultante de un compuesto de base dieléctrica no son nuevos. Por ejemplo, Dosoudil et al.10 fabricaron tres conjuntos de muestras compuestas, utilizando cerámicas en polvo de ferrita de MnZn y NiZn disponibles comercialmente en una matriz de cloruro de polivinilo (PVC). En su artículo, exploran el efecto del tamaño de partícula sobre la permeabilidad, fijando la carga de volumen (65 % vol.) del polvo de ferrita y la relación MnZn:NiZn (80 %: 20 %). Se observó una dependencia típica de la Ley de Snoek, caracterizada por un pico resonante en el componente imaginario de la permeabilidad, que cambia a frecuencias más altas a medida que aumenta el tamaño de las partículas. La parte real de la permeabilidad relativa (\(\mu^{\prime }\)) a 20 MHz aumentó de aproximadamente 16 (para partículas de tamaño <40 µm) a aproximadamente 20 (para partículas de tamaño de 80–250 µm). El aumento de la permeabilidad con el aumento del tamaño de las partículas está asociado con el aumento del número de dominios magnéticos dentro de las partículas de ferrita, y se discutirá más adelante.

Slama et al.11 investigaron la coercitividad y la permeabilidad a baja frecuencia (a 100 kHz) en función del tamaño de grano para una ferrita de NiZn sinterizada en masa. Se observó una relación lineal entre la permeabilidad de baja frecuencia y el tamaño de grano (para un rango de tamaño de grano de 2 a 15 µm), mientras que se encontró una relación inversa entre la coercitividad y el tamaño de grano. Estos resultados indican que las propiedades magnéticas intrínsecas se ven significativamente afectadas por la microestructura de la ferrita y esto se discutirá más adelante en este documento.

Por supuesto, no son sólo las propiedades magnéticas las que se ven afectadas por el tamaño de las partículas de ferrita en los materiales compuestos, sino que también se alteran las propiedades dieléctricas. Li et al.12 han investigado el efecto del tamaño de partícula tanto en la permeabilidad real como en la permitividad de las ferritas hexagonales. En ese estudio, el tamaño de partícula de un 70% vol. compuesto de ferrita hexagonal (\({\mathrm{Ba}}_{3}{\mathrm{Co}}_{2}{\mathrm{Fe}}_{24}{\mathrm{O}}_{41} \)) en una matriz de polímero de fluoruro de polivinilideno se varió en los tres rangos de tamaño de partícula; 75–150, 38–50 y 10–30 µm. A 20 MHz, la parte real de la permeabilidad relativa aumentó de 3 a 4,8 para rangos de tamaño de partícula de ferrita de 10 a 30 µm y de 75 a 150 µm, respectivamente, mientras que la permitividad real relativa correspondiente también aumentó de 50 a 75. Parsons et al. también investigó cómo el tamaño de las partículas afecta la permeabilidad y la permitividad de las nanopartículas de ferrita de NiZn policristalino en compuestos poliméricos13. En su estudio, se usaron nanopartículas de NiZn coprecipitadas para crear un material casi igualado en impedancia con permitividad y permeabilidad aproximadamente igual a 4,5 en el rango de frecuencia de 300 a 500 MHz. Li et al. realizó estudios sobre los efectos del tamaño de partícula para compuestos que comprenden compuestos de hexaferrita de tipo M sustituidos con Co-Ti14 y presentó una teoría modificada del medio efectivo para predecir las propiedades magnetodieléctricas. La teoría del medio efectivo modificado muestra que la permeabilidad magnética tiene una fuerte dependencia del tamaño de las partículas, particularmente cuando la distribución del tamaño de las partículas es estrecha. Li et al. también investigó la importancia de la anisotropía magnetocristalina para las hexaferritas de tipo M cuando se preparan mediante procedimientos de sinterización de uno o dos pasos. Mediante la preparación de hexaferritas mediante un procedimiento de sinterización de dos pasos, se puede lograr una microestructura de grano fino con dominios uniformes. Los dominios uniformes han mejorado la permeabilidad de alta frecuencia con una pérdida mínima. Las muestras compuestas con hexaferrita de bario sustituida con Co-Ti al 89% de densidad en alcohol polivinílico tenían una parte real de permeabilidad de 15, extendiéndose hasta 500 MHz. La permitividad relativa fue significativamente menor, de 10,8.

En el presente estudio, el polvo de ferrita de NiZn sinterizado disponible en el mercado y la ferrita de MnZn sinterizado, suministrados por MagDev Ltd (Reino Unido), se utilizaron para producir compuestos de ferrita de NiZn-PTFE y NiZn-MnZn-ferrita-PTFE comprimidos en frío. Las mediciones de difracción de rayos X confirmaron que las composiciones de fase de la ferrita NiZn son \({\mathrm{Ni}}_{0.4}{\mathrm{Zn}}_{0.6}{\mathrm{Fe}}_{2}{ \mathrm{O}}_{4}\) (con fases menores de impurezas de \(\mathrm{NiO}\), \(\mathrm{ZnO}\), \({\mathrm{Fe}}_{2 }{\mathrm{O}}_{3}\) y \({\mathrm{{Fe}}_{3}{\mathrm{O}}_{4})\) y la ferrita MnZn para ser \( { \mathrm{Mn}}_{0.8}{\mathrm{Zn}}_{0.2}{\mathrm{Fe}}_{2}{\mathrm{O}}_{4}\) (con impurezas menores fases de \({\mathrm{Fe}}_{3}{\mathrm{O}}_{4}\), \({\mathrm{Fe}}_{2}{\mathrm{O}}_ {3}\) y MnO). La presencia de fases de impurezas significa que existen iones ferrosos y férricos dentro de la mayor parte de los granos. Estos iones ferrosos y férricos facilitan el salto de electrones a través de sitios de cristal en los granos, reduciendo así la resistividad del material y aumentando la permitividad15.

Las medidas de difracción por láser se tomaron utilizando un Mastersizer2000 suministrado por Malvern Instruments Ltd. (Reino Unido) que proporcionó un diámetro de partícula modal para el polvo de ferrita de NiZn de 4 µm. Mientras que el valor modal para el tamaño de partícula estaba por debajo de 10 µm, el rango de tamaños de partícula estaba entre 1 y 200 µm. Los valores de la parte real de su permeabilidad relativa estática y permitividad relativa según lo especificado por MagDev Ltd. son 125 y 100. El tamaño de partícula del polvo se separó en diferentes rangos de tamaño utilizando un tamiz vibratorio para producir ocho rangos de tamaño: 125–90 micras; 90–75 micras; 75–63 micras; 63–53 micras; 53–45 micras; 45–38 micras; 38–20 µm y < 20 µm. El tamaño de partícula promedio y la incertidumbre para cada fracción tamizada se midieron mediante difracción láser, y se encontró que la distribución de tamaños deducida concordaba bien con el tamaño de la malla del tamiz correspondiente.

Para caracterizar las propiedades electromagnéticas, se fabricaron compuestos utilizando cada muestra tamizada. La fracción de polvo de ferrita de NiZn se mezcló con PTFE en polvo con un diámetro medio de partícula de 35 µm según el proveedor, Sigma Aldrich Ltd. Los polvos se mezclaron simplemente agitando los polvos en un cilindro de metal antes de sellar y agitar la mezcla a mano. La mezcla de polvo se vertió en un molde cilíndrico de acero endurecido que había sido rociado con spray desmoldeante de silicona. Luego, la mezcla se prensó en el molde a 55 MPa durante 300 s para producir muestras compuestas molibles con un diámetro de 30 mm y una altura entre 5 y 10 mm. Las muestras se realizaron con fracciones volumétricas de polvo de ferrita NiZn al 15, 30, 50 y 70% (32 muestras individuales en total).

De manera similar, un compuesto de tres partes que contiene 15% vol. Ferrita MnZn, 65% vol. Ferrita NiZn y 20% vol. El PTFE se fabricó mediante el mismo método. La ferrita de NiZn se usó con la distribución de tamaño de partícula tal como se proporciona mencionada anteriormente, sin tamizar. Las mediciones de difracción láser revelaron que el polvo de ferrita de MnZn tenía un diámetro medio de partícula de 35 µm, y los valores estáticos de la parte real de la permeabilidad y la permitividad especificadas por MagDev son \({10}^{3}\) y \({ 10}^{5}\) respectivamente.

Las muestras se caracterizaron electromagnéticamente utilizando la técnica stripline desarrollada por Barry16. La geometría de la línea de banda tenía un ancho de línea de señal, w = 19,40 mm, un grosor de línea de señal, t = 0,10 mm y una separación del plano de tierra, h = 13,40 mm, que se indica en la Fig. 1. La línea de señal tenía una conicidad estándar de 20O de coaxial pasador al ancho final de la tira. Cada una de las muestras se molió en dos formas cuboides idénticas con cada uno de los pares de muestras colocados por encima y por debajo de la línea de señal para llenar la sección transversal de la línea de transmisión. Las formas cuboides tenían una ranura de 0,05 mm de profundidad con un ancho de 19,40 mm fresada para acomodar la tira conductora de la línea de transmisión. La línea de banda se conectó a un analizador de red vectorial (VNA) que se calibró utilizando la calibración estándar 'Corta', 'Abierta', 'Carga' y 'Pasante' (calibración SOLT) para establecer los planos de reflexión en los extremos de los cables coaxiales. Los coeficientes complejos de reflexión y transmisión de las muestras se midieron insertando las muestras de ferrita en la línea de banda y midiendo los parámetros complejos S11 y S21. A partir de estos parámetros S complejos, junto con la frecuencia y el espesor de la muestra, se obtienen la permitividad y la permeabilidad complejas relativas mediante el método de extracción Nicholson, Ross, Weir (NRW)17,18.

Esquema de sección transversal para la geometría de la línea de cinta, que muestra el ancho del conductor central, w, el grosor del conductor central, t, y la altura de la cavidad de la línea de cinta, h.

La Figura 2 muestra las partes reales de la permitividad relativa y la permeabilidad a 20 MHz en función del tamaño promedio de partícula de ferrita de NiZn para un compuesto de ferrita de NiZn-PTFE para (a) 15 % vol., (b) 30 % vol., ( c) 50% vol. y (d) 70% vol. Los cuatro gráficos muestran que tanto la permeabilidad como la permitividad aumentan en función del tamaño de las partículas de ferrita de NiZn; sin embargo, la permeabilidad depende más fuertemente del tamaño de partícula en comparación con la permitividad. Por ejemplo, en la Fig. 2d, la permitividad aumenta de 7,0 (para un tamaño de partícula promedio de 4,2 µm) a 7,9 (para un tamaño de partícula promedio de 147 µm), mientras que el valor de permeabilidad correspondiente aumenta de 5,5 a 12,5 para el mismo tamaño de partícula. aumentar. El aumento de la permeabilidad con el aumento del tamaño de las partículas puede entenderse considerando la distribución de los campos de desmagnetización de las partículas que contienen diferentes números de dominios.

Gráficas de la permitividad real relativa (εˊ) y la permeabilidad (μˊ) a 20 MHz en función del tamaño medio de partícula de ferrita de NiZn para un compuesto de ferrita de NiZn-PTFE con (a) 15 % vol., (b) 30 % vol. , (c) 50% vol. y (d) 70% vol. carga de material de ferrita. El tamaño de partícula promedio y la incertidumbre se dedujeron de las mediciones de difracción láser.

Los estudios sobre la estructura del dominio de la ferrita MnZn han encontrado que existen monodominios en granos que tienen un tamaño aproximado de 4 µm o menos19. La estructura del dominio y el número de dominios están dictados por la energía interna de la partícula con la energía magnetostática y la energía de intercambio compitiendo. La energía magnetostática se minimiza mediante la división de la partícula en más dominios, lo que reduce el tamaño del dominio, mientras que la energía de intercambio se minimiza mediante la alineación de espines adyacentes, lo que aumenta el tamaño del dominio. A medida que la partícula se subdivide en más dominios, la coercitividad disminuye ya que se requiere menos fuerza magnética para mover las paredes del dominio que para rotar los vectores de magnetización de dominios completos. En general, los materiales magnéticos con un valor de coercitividad bajo poseen una gran permeabilidad20 ya que pueden magnetizarse más fácilmente.

La Figura 2 también muestra una débil dependencia de la permitividad en el tamaño de partícula. Esto se puede entender considerando la estructura de grano dentro de cada una de las partículas de ferrita. Las propiedades dieléctricas de las ferritas tienen su origen en su estructura granular, al estar compuestas por granos semiconductores. Se lleva a cabo un proceso de salto de electrones a través de los sitios de la red cristalina dentro de los granos que tienen iones férricos y ferrosos15. En los límites de grano, los iones de impurezas reemplazan a los iones ferrosos y suprimen el efecto de salto, lo que aumenta la resistividad21. Un efecto capacitivo entre las capas de barrera interna (IBLC) puede manifestarse en las ferritas de Mn-Zn, lo que lleva a un "fenómeno dieléctrico gigante"22,23. Se ha documentado que la presencia de los límites de grano aumenta considerablemente la permitividad relativa de la ferrita, ya que los efectos capacitivos que surgen de la separación de las cargas aumentan la permitividad24. Las partículas de ferrita más grandes en este estudio están compuestas de más granos y límites de granos aislantes en comparación con las partículas de ferrita más pequeñas. En algunos casos, las partículas muy pequeñas de menos de 10 µm pueden ser monograno25. Por lo tanto, la permitividad de las partículas de ferrita más pequeñas se reduce ya que se reducen los efectos capacitivos que surgen de los límites de grano.

La Figura 2 demuestra que para los compuestos con mayor carga, 50–70 % vol., se pueden obtener valores iguales de las partes reales de la permitividad relativa y la permeabilidad ajustando el tamaño de la partícula de ferrita entre 25 y 30 μm. Los valores de índice de refracción correspondientes de los materiales compuestos son 6,1 (50% vol.) y 6,9 (70% vol.) respectivamente a 20 MHz. Si el compuesto de ferrita tiene una pérdida electromagnética baja, esto ofrece la emocionante perspectiva de un material de alto índice e impedancia adaptada.

La Figura 3 muestra la permeabilidad relativa compleja en función de la frecuencia para ocho 70% vol. Compuestos de ferrita-PTFE de NiZn que contienen diferentes rangos de tamaño de partícula, mostrando (a) la parte real y (b) la parte imaginaria de la permeabilidad relativa. Estos gráficos muestran que el cambio en la dispersión de frecuencia de la permeabilidad compleja para materiales compuestos que contienen diferentes tamaños de partículas sigue la Ley de Snoek2. Es decir, la permeabilidad relativa cae más rápido con la frecuencia cuando el valor inicial de la parte real es mayor. La dispersión de frecuencia de la permeabilidad relativa se comporta de manera similar a la de la permeabilidad compleja para compuestos que contienen diferentes fracciones de volumen de relleno de ferrita donde las partículas más grandes dan una mayor permeabilidad relativa inicial, similar a una mayor fracción de volumen de carga de ferrita.

Gráficos de la permeabilidad relativa compleja en función de la frecuencia para ocho 70% vol. Compuestos de ferrita-PTFE de NiZn que contienen diferentes rangos de tamaño de partícula: (a) la parte real de la permeabilidad relativa, mientras que (b) la permeabilidad imaginaria.

En la parte final de este estudio, se fabrica un compuesto de tres partes que contiene ferrita de MnZn, ferrita de NiZn y PTFE como un enfoque alternativo para diseñar materiales de alto índice con impedancia adaptada. Las proporciones de cada componente se eligieron para proporcionar el índice de refracción más alto posible del compuesto bajo el supuesto de que las muestras se pueden fabricar con una fracción de volumen de carga de ferrita máxima de 80% vol. Se utilizó polvo de PTFE como matriz dieléctrica. La Figura 4a muestra la permitividad y la permeabilidad complejas dependientes de la frecuencia para un material compuesto que contiene 65% vol. Ferrita NiZn (tamaño de partícula modal 4 µm), 15% vol. Ferrita MnZn (tamaño de partícula modal 35 µm) y 20% vol. PTFE (tamaño de partícula < 35 µm). Para esta parte del estudio, los polvos se utilizan tal como se reciben directamente del fabricante. Es decir, los tamaños de partículas para las inclusiones de ferrita no pasaron por ninguna etapa de tamizado secundario. Las partes reales de la permitividad y la permeabilidad coinciden estrechamente por debajo de 100 MHz, con la impedancia relativa cayendo al 94 % de su valor de baja frecuencia a 100 MHz (Fig. 4b). La transmisividad medida es casi completa (> 98 %) con el índice de refracción en n ~ 16. Con un material anfitrión dieléctrico de índice más alto, se pueden obtener valores más altos para el índice de refracción. El material anfitrión de PTFE tiene una permitividad dieléctrica de alrededor de 2,2, lo que corresponde a un índice de refracción de 1,4826. Por encima de 100 MHz, existe un desajuste creciente de la permitividad y la permeabilidad complejas asociadas con la relajación de la pared del dominio27,28. A 4 GHz, la absorbancia aumenta al 60% debido al aumento de la parte imaginaria de la permeabilidad, mientras que la impedancia relativa disminuye a 0,28 debido a la reducción de la parte real de la permeabilidad.

(a) Gráfico de la permeabilidad relativa compleja y la permitividad en función de la frecuencia y (b) la intensidad reflejada y transmitida, la absorción y la impedancia relativa en función de la frecuencia para un 65% vol. Ferrita NiZn, 15% vol. Ferrita MnZn y 20% vol. Compuesto de PTFE.

En conclusión, tanto la permeabilidad real relativa como la permitividad de los compuestos de ferrita-PTFE de NiZn aumentaron al aumentar el tamaño de las partículas de ferrita. La permeabilidad exhibió una dependencia del tamaño de partícula mucho más fuerte en comparación con la permitividad, lo que permitió que se cumpliera una condición de impedancia coincidente a 20 MHz para tamaños de partícula de 25–30 µm con 50 y 70 % vol. Compuestos de ferrita NiZn. Los valores del índice de refracción correspondientes de estos dos compuestos son 6,1 y 6,9 respectivamente. Un tercer componente, la ferrita MnZn, añadida a los compuestos de ferrita-PTFE de NiZn permite que la permitividad y la permeabilidad relativas sean ambas iguales a 16,1 de 10 a 50 MHz. La capacidad de alterar la permeabilidad y la permitividad mediante el control del tamaño de las partículas en los compuestos magnéticos o la introducción de un tercer componente permite diseñar las propiedades EM deseadas, como la adaptación de la impedancia de banda ancha al espacio libre. Los componentes que requieren materiales de alto índice de refracción y baja pérdida electromagnética, como lentes y antenas miniaturizadas, se beneficiarán de estos compuestos.

Los conjuntos de datos generados y/o analizados durante el presente estudio están disponibles en el repositorio de la Universidad de Exeter, Open Repository Exeter (ORE), reference29 proporciona un enlace web para este repositorio.

Dionne, Óxidos magnéticos GF (Springer, 2009).

Libro Google Académico

Snoek, J. Dispersión y absorción en ferritas magnéticas a frecuencias superiores a un Mc/s. Física 4, 207 (1948).

Artículo ANUNCIOS Google Académico

Chai, G., Xue, D., Fan, X., Li, X. y Guo, D. Ampliación del límite de Snoek de película de una sola capa en multicapas (Co96Zr4∕Cu)n. aplicación física Letón. 93, 152516 (2008).

Artículo ANUNCIOS Google Académico

Acher, O. & Dubourg, S. Generalización de la ley de Snoek a películas y compuestos ferromagnéticos. física Rev. B 77, 104440 (2008).

Artículo ANUNCIOS Google Académico

Lagarkov, A. & Rozanov, K. Comportamiento de alta frecuencia de compuestos magnéticos. J. magn. Magn. Mate. 321, 2082 (2009).

Artículo ADS CAS Google Académico

Shirakata , Y. , Hidaka , N. , Ishitsuka , M. , Teramoto , A. & Ohmi , T. Material compuesto de baja pérdida que contiene escamas finas de Zn–Ni–Fe para aplicaciones de alta frecuencia. Trans. IEEE. revista Rev. 45, 4337 (2009).

Artículo ADS CAS Google Académico

Wang, Y. & Grant, P. Compuestos híbridos basados ​​en epoxi de ferrita NiZn/Fe: extensión de las propiedades magnéticas a alta frecuencia. aplicación física A 117, 477 (2014).

Artículo CAS Google Académico

Li, Q., Chen, Y., Yu, C., Qian, K. & Harris, VG Espectros de permeabilidad de hexaferritas de bario tipo M planas con alto producto de Snoek mediante sinterización en dos pasos. Mermelada. Cerámica. Soc. 103, 5076–5085 (2020).

Artículo CAS Google Académico

Misra, S., Karan, T. & Ram, S. Dinámica de espines superficiales en pequeños imanes de núcleo-carcasa de enlaces Li0.35Zn0.30Fe2.35O4 sobre un carbono. J. física. química C 119, 23184 (2015).

Artículo CAS Google Académico

Dosoudil, R., Usakova, M., Franek, J., Slama, J. y Gruskova, A. El tamaño de las partículas y el efecto de la concentración sobre la permeabilidad y las propiedades de absorción de ondas EM de los compuestos de polímero de ferrita híbrida. Trans. IEEE. Magn. 46, 436 (2010).

Artículo ADS CAS Google Académico

Slama, J. et al. La influencia del tamaño de partícula y el contenido de sustituyentes en las propiedades magnéticas de las ferritas de NiZn sustituidas con Be o Cu. Adv. eléctrico Electrón. Ing. 5, 362 (2011).

Google Académico

Li, B., Shen, Y., Yue, Z. & Nan, C. Influencia del tamaño de partícula en el comportamiento electromagnético y las propiedades de absorción de microondas de compuestos de polímero/ferrita Ba tipo Z. J. magn. Magn. Mate. 313, 322 (2007).

Artículo ADS CAS Google Académico

Parsons, P., Duncan, K., Giri, AK, Xiao, JQ y Karna, SP Propiedades electromagnéticas de las nanopartículas de ferrita de NiZn y sus compuestos poliméricos. Aplicación J. física 115, 173905 (2014).

Artículo ANUNCIOS Google Académico

Li, Q., Chen, Y. & Harris, VG Teoría del medio efectivo modificado por la distribución del tamaño de las partículas y validación mediante compuestos de ferrita BaM sustituidos con Co-Ti magnetodieléctricos. J. magn. Magn. Mate. 453, 44–47 (2018).

Artículo ADS CAS Google Académico

Birajdar, AA et al. Propiedades eléctricas dependientes de la frecuencia y la temperatura de Ni0.7Zn0.3CrxFe2−xO4 (0 ≤ x ≤ 05). Cerámica. En t. 38, 2963–2970 (2012).

Artículo Google Académico

Barry, W. & Broad-Band, A. Técnica stripline automatizada para la medición simultánea de permitividad y permeabilidad complejas. Trans. IEEE. Microondas. Teoría de la Tecnología. 34, 80 (1986).

Artículo ANUNCIOS Google Académico

Nicolson, A. & Ross, G. Medición de las propiedades intrínsecas de los materiales mediante técnicas en el dominio del tiempo. Trans. IEEE. instrumento medida 19, 377 (1970).

Artículo Google Académico

Weir, W. Medición automática de constante dieléctrica compleja y permeabilidad a frecuencias de microondas. proc. IEEE 62, 33 (1974).

Artículo Google Académico

Goldman, A. Tecnología moderna de ferrita 2ª ed. (Primavera, 2010).

Google Académico

Cullity, BD & Graham, CD Introducción a los materiales magnéticos 2ª ed. (John Wiley & Sons, 2011).

Google Académico

Jahan, N. et al. Correlación entre las propiedades estructurales, eléctricas y magnéticas de las ferritas Ni-Zn-Co sustituidas con Al3+. RSC Avanzado. 12, 15167 (2022).

Artículo CAS Google Académico

Koops, C. Sobre la dispersión de resistividad y constante dieléctrica de algunos semiconductores en audiofrecuencias. física Rev. 83, 121 (1951).

Artículo ADS CAS Google Académico

Loyau, V. et al. Un análisis de la microestructura de ferrita Mn-Zn por espectroscopia de impedancia, microscopía electrónica de transmisión de barrido y caracterizaciones de espectrometría de dispersión de energía. Aplicación J. física 111, 053928 (2012).

Artículo ANUNCIOS Google Académico

Adams, T., Sinclair, D. & West, A. Efectos de capacitancia de capa de barrera gigante en cerámica CaCu3Ti4O12. Adv. Mate. 14, 1321 (2002).

3.0.CO;2-P" data-track-action="article reference" href="https://doi.org/10.1002%2F1521-4095%2820020916%2914%3A18%3C1321%3A%3AAID-ADMA1321%3E3.0.CO%3B2-P" aria-label="Article reference 24" data-doi="10.1002/1521-4095(20020916)14:183.0.CO;2-P">Artículo CAS Google Académico

Kawano, K., Hachiya, M., Iijima, Y., Sato, N. & Mizuno, Y. El efecto del tamaño de grano en las propiedades magnéticas de la ferrita NiZn y el factor de calidad del inductor. J. magn. Magn. Mate. Rev. 321, 2488 (2009).

Artículo ADS CAS Google Académico

Qiang, WY, Yong, W., Bin, L., Ye, Z., Ping, DG Aplicación en la medición de la permitividad compleja de microondas del dieléctrico cilíndrico mediante el uso de una sonda coaxial cargada terminal. En ICEMI 4–46 (2007).

Tsutaoka, T. Dispersión de frecuencia de permeabilidad compleja en ferritas de espinela Mn-Zn y Ni-Zn y sus materiales compuestos. Aplicación J. física 93, 2789 (2003).

Artículo ADS CAS Google Académico

Beatriz, C. et al. Pérdidas magnéticas versus tratamiento de sinterización en ferritas de Mn-Zn. J. magn. Magn. Mate. 429, 129–137 (2017).

Artículo ADS CAS Google Académico

Parke, L et al. Adaptación del índice de refracción de compuestos de ferrita de impedancia igualada. http://hdl.handle.net/10871/130799 (Universidad de Exeter ORE).

Descargar referencias

Los autores desean agradecer el apoyo financiero de EPSRC y DSTL para financiar la beca de doctorado de LP a través de la cuenta de formación doctoral de la Universidad de Exeter, y JRS, IJY y APH reconocen el apoyo de EPSRC a través de la subvención del programa QUEST (EP/I034548/1) "La búsqueda de la electromagnética definitiva utilizando transformaciones espaciales".

Grupo de materiales electromagnéticos y acústicos, Departamento de Física y Astronomía, Universidad de Exeter, Stocker Road, Exeter, EX4 4QL, Reino Unido

L. Parke, CP Gallagher, AP Hibbins y JR Sambles

Laboratorio de Defensa, Ciencia y Tecnología, Salisbury, SP4 0JQ, Reino Unido

IJ jóvenes

También puede buscar este autor en PubMed Google Scholar

También puede buscar este autor en PubMed Google Scholar

También puede buscar este autor en PubMed Google Scholar

También puede buscar este autor en PubMed Google Scholar

También puede buscar este autor en PubMed Google Scholar

El autor 1, LP, recopiló los datos bajo la supervisión de los autores 2, 4 y 5 (IY, AH y RS). Las figuras y el manuscrito fueron inicializados por el Autor 1, LP y editados por los Autores 3 y 5 (CG y RS) antes del envío. Todos los autores revisaron el manuscrito.

Correspondencia a CP Gallagher.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

Springer Nature se mantiene neutral con respecto a los reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.

Acceso abierto Este artículo tiene una licencia internacional Creative Commons Attribution 4.0, que permite el uso, el intercambio, la adaptación, la distribución y la reproducción en cualquier medio o formato, siempre que se otorgue el crédito correspondiente al autor o autores originales y a la fuente. proporcionar un enlace a la licencia Creative Commons e indicar si se realizaron cambios. Las imágenes u otro material de terceros en este artículo están incluidos en la licencia Creative Commons del artículo, a menos que se indique lo contrario en una línea de crédito al material. Si el material no está incluido en la licencia Creative Commons del artículo y su uso previsto no está permitido por la regulación legal o excede el uso permitido, deberá obtener el permiso directamente del titular de los derechos de autor. Para ver una copia de esta licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Reimpresiones y permisos

Parke, L., Youngs, IJ, Gallagher, CP y col. Adaptación del índice de refracción de compuestos de ferrita de impedancia adaptada. Informe científico 12, 15818 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-19188-3

Descargar cita

Recibido: 28 de marzo de 2022

Aceptado: 25 de agosto de 2022

Publicado: 22 septiembre 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-19188-3

Cualquier persona con la que compartas el siguiente enlace podrá leer este contenido:

Lo sentimos, un enlace para compartir no está disponible actualmente para este artículo.

Proporcionado por la iniciativa de intercambio de contenido Springer Nature SharedIt

Al enviar un comentario, acepta cumplir con nuestros Términos y Pautas de la comunidad. Si encuentra algo abusivo o que no cumple con nuestros términos o pautas, márquelo como inapropiado.