Estabilización de las nanopartículas magnéticas duras SmCo5 mediante una capa de carbono grafítico dopado con N

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Nanotecnología
• Química

Sus antecedentes:

• Las nanopartículas de samario cobalto (SmCo5) son cruciales para los imanes de alto rendimiento.
• La oxidación del aire plantea un desafío significativo para la estabilidad y el rendimiento de las nanopartículas de SmCo5.
• El control del tamaño de las nanopartículas es esencial para adaptar las propiedades magnéticas.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un método químico para sintetizar nanopartículas de SmCo5 de tamaño controlable.
• Para estabilizar las nanopartículas SmCo5 contra la oxidación del aire mediante un recubrimiento de carbono grafítico dopado con nitrógeno (NGC).
• Evaluar las propiedades magnéticas y la estabilidad de las nanopartículas sintetizadas de SmCo5/NGC para aplicaciones de nanomagnéticos.

Principales métodos:

• Síntesis de las nanopartículas iniciales de CoO y Sm2O3.
• Agregación en micelas inversas para formar nanopartículas de óxido de SmCo de tamaños controlados (110, 150, 200 nm).
• El recubrimiento con polidopamina, el recocido térmico para formar nanopartículas SmCo-O/NGC, la incrustación en CaO y la reducción con Ca a 850 °C para obtener nanopartículas SmCo5/NGC (80, 120, 180 nm).

Principales resultados:

• Se han sintetizado con éxito nanopartículas de SmCo5 de tamaño controlable recubiertas con una capa de NGC de 10 nm.
• El recubrimiento NGC estabilizó efectivamente las nanopartículas SmCo5 contra la oxidación del aire a temperatura ambiente y 100 °C.
• La magnetización de las nanopartículas SmCo5/NGC de 180 nm se mantuvo estable (86,1 emu/g) después de 5 días de exposición al aire a temperatura ambiente.
• Se observó una alta coercitividad (Hc) de 51,1 kOe a 150 K y 21,9 kOe a 330 K, con la remanencia (Mr) estabilizada alrededor de 84,8 emu/g.

Conclusiones:

• Se ha demostrado una nueva estrategia para sintetizar y estabilizar las nanopartículas de SmCo5.
• El recubrimiento NGC proporciona una excelente protección contra la oxidación del aire, conservando las propiedades magnéticas.
• Las nanopartículas estables de SmCo5/NGC son adecuadas para aplicaciones de nanomagnéticos de alto rendimiento en un amplio rango de temperaturas.