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高磁性能铁氧体的3D打印及其应用研究

2021-07-13魏相霞解娅男

硅酸盐通报 2021年6期
关键词:结构

魏相霞,解娅男

(1.青岛大学未来研究院自动化学院,山东省工业控制技术重点实验室,青岛 266071;2.齐鲁理工学院化学与生物工程学院,济南 250200)

0 引 言

软磁性铁氧体是一种应用非常广泛的基础功能磁性材料。其中,NiZn铁氧体由于具有高电阻率、低损耗角、高频特性好及化学稳定性好等特点受到广泛关注,在传感、通讯、微波吸收和磁记录等领域应用广泛[1-3]。同时,随着电子产业的迅速发展,需要制备密度大、轻量的高性能电子元器件。然而,NiZn铁氧体的制备通常采用传统的陶瓷成型方法,包括干压成型、浇铸成型、注浆成型等[4-7]。传统方法需要模具,制备陶瓷形状受限,并且通常需要引入机械球磨提高原料活性,难免引入杂质降低产品性能,同时还存在生产周期长、成本高和工艺复杂等问题。因此,需要采用新工艺制备性能优良的铁氧体材料。

近年来,3D打印(three-dimensional printing),又被称为增材制造(additive manufacturing)是基于层层叠加原理发展起来的一种新型快速成型技术,其优势在于生产周期短、无需模具、成本相对较低,并且成型材料多样化,包括聚合物、金属和合金、陶瓷以及复合材料等[8-13]。基于不同材料连接机理,3D打印包含多种技术,主要有光固化技术(stereolithography)[14]、选择性激光烧结技术(selective laser sintering)[15]、喷射打印技术(binder jetting)[16]、熔融沉积成型技术(fused deposition modeling)[17]和浆料直写成型技术(direct ink writing)[18-19]。其中,浆料直写打印方式,因其操作方式简单且无需激光辅助,已用于多种陶瓷材料的成型,开始成为材料制备的一种有效方式。

此外,NiZn铁氧体的磁性能很大程度上被Zn2+含量影响,这是由于离子占位效应,Zn2+的引入会使原来占据四面体(A)位置的Fe3+迁移到八面体(B)位置[20]。……

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