قسم الفيزياء يناقش اطروحة دكتوراه تحضر متراكبات فيرايتية وتدرس خصائصها التركيبية والكهربائية والمغناطيسية

ناقش قسم الفيزياء في كلية التربية للعلوم الصرفة (ابن الهيثم) اطروحة الدكتوراه الموسومة (تحضير متراكبات فيرايتية ودراسة خصائصها التركيبية والكهربائية والمغناطيسية) للطالب (صهيب صباح احمد) التي انجزها تحت اشراف التدريسي في القسم (أ.م.د. فاروق ابراهيم حسين) ونوقشت من قبل اعضاء لجنة المناقشة المبين اسمائهم فيما يأتي :

• أ.د. تحسين حسين مبارك (رئيسا)

• أ.د. تغريد مسلم مريوش (عضوا)

• أ.م.د. عدي عطا حمادي (عضوا)

• أ.م.د. عبد الحميد رحيم مهدي (عضوا)

• أ.م.د. رغد صبحي عباس (عضوا)

• أ.م.د. فاروق ابراهيم حسين (عضوا)

تم في هذا البحث تحضير مركب فرايت النيكل (NiFe₂O₄) النانوي بطريقتين أحداهما طريقة كيميائية والأخرى طريقة فيزيائية. تدعى الطريقة الكيمائية سول_جل (Sol-Gel) ذات الاحتراق التلقائي باستخدام حامض الستريك كوقود ونترات المعادن. أما الطريقة الفيزيائية فهي طريقة الترذيذ الماكنتروني التفاعلي المستمر (DC reactive magnetron sputtering) باستخدام اهداف من المعادن النقية وغاز الأوكسجين، وتم ترسيب الأغشية على قاعدة (Substrate) من الزجاج وبعد ذلك تم استخراج المسحوق من تلك الاغشية.

بعد عملية تحضير المسحوق تم اجراء الفحوصات التركيبية لمسحوق فرايت النيكل المحضر بالطريقتين المذكورتين مع مسحوق من مركبات كانت محضرة سابقاً هي فرايت الباريوم ( ) وفرايت النيكل المطعم بالخارصين ( )، وتضمنت الفحوصات التركيبية كل من فحص حيود الاشعة السينية (XRD)، وفحص المجهر الالكتروني الماسح الباعث للمجال (FE-SEM) وفحص طاقة تشتت الاشعة السينية الطيفي (EDS) من أجل التأكد من الحصول على المركب وتحديد الحجم الحبيبي ومعرفة نقاوة المركبات المحضرة. فقد وجد أن المركب المحضر بطريقة الترذيذ الماكنتروني ذو حجم حبيبي صغير يتراوح (22-40 nm) ونقاوة عالية، وأن المركب المحضر بطريقة السول_جل ذو حجم حبيبي (32-75 nm)، تبلور جيد، وأن من كلا الطريقتين تم الحصول فيهما على مسحوق نانوي. ومن ثم فحص اهتزاز العينة المغناطيسية (VSM) لتحديد الخصائص المغناطيسية للمركبات المدروسة، وقد وجد أن مركب فرايت النيكل المحضر بطريقة الترذيذ الماكنتروني ذات مغناطيسية متبقية (Mr) صغيرة جداً بحدود (0.56) مما يجعله يسلك سلوك مادة بارامغناطيسية فائقة (Superparamagnetic) بينما المركب المحضر بطريقة السول_جل ذات مغناطيسية متبقية (Mr) أكبر بحدود (8.61).

فيما بعد تم تحضير متراكب ذي أساس بوليمري مدعم بمركبات الفرايت المذكورة آنفاً بنسب مختلفة وذي سمك يتراوح (1-1.4 mm) للحصول على عازل ذي خواص عزلية مختلفة. الخطوة الاخرى كانت فحص الخصائص الكهربائية لهذه المتراكبات بوساطة فحص (LCR meter) ضمن المدى (50 Hz- 5 MHz).

أشارت الفحوصات الكهربائية الى أن ثابت العزل الحقيقي، يقل بزيادة التردد وأن نسب التدعيم للمتراكبات المختلفة كانت أفضل نسبة للمتراكب هي (Epoxy /  5%) والتي تتميز بثابت عزل عالٍ.

وقد تم اجراء فحص فقد الانعكاس (Reflection loss) لمتراكب الايبوكسي مع مركب ( ) ضمن نطاق (X-Band) بنسب وزنية مختلفة (0%, 0.05%, 1%, 5%) وكانت أعلى قيمة لفقد الانعكاس هي (-17 dB) ضمن المدي (9-11 GHz) ولم يلاحظ تأثير لتغير النسب والوزنية للمتراكب على فقد الانعكاس.

In our research, nickel-Ferrite (NFO) nanocomposite was prepared by two methods, one of which is a chemical method and the other a physical method. The chemical method Sol-Gel is called a spontaneous reaction using citric acid as fuel and metal nitrates. As for the physical method, it is DC reactive magnetron sputtering using sheets of pure metals and oxygen gas. The films were deposited on glass substrates and then the powder was extracted from those films.

After the powder preparation process, the compositional tests were performed for the prepared nickel frit using the two methods mentioned previously with a powder from previously prepared compounds, which are barium fright (BFO) and zincin ferrite (NZFO). The compositional tests included both X-ray diffraction (XRD) and (FE-SEM) and (EDS) in order to confirm the acquisition of the compound, to determine the granular size and to know the purity of the prepared compounds. It was found that the compound prepared by the method of electron spraying has a small granular size and high purity, and that the compound prepared by the Soul Gel method has good crystallization, and that from both methods we obtained a nanopowder. And then (VSM) test to determine the magnetic properties of the compounds studied.

Later on, a polymeric based composite supported with the aforementioned ferritic compounds of different proportions and thicknesses ranging (1-1.4 mm) was prepared to obtain an insulator with different insulating properties. The next step was to test the electrical properties of these composites by checking a (LCR meter) in the range (5 – 50 Hz).

The electrical tests indicated that the true dielectric constant decreased with increasing frequency and that the reinforcement ratios of the different compositions were the best percentage for the compound (Epoxy / NFO 5%), which has a high dielectric constant.