Luận án Các đặc trưng đốt nóng cảm ứng của chất lỏng hạt nano từ, các yếu tố ảnh hưởng

Trong vài thập kỷ gần đây, khoa học và công nghệ nano đã và đang tạo ra nhiều điều kỳ diệu đến nỗi người ta xem nó như một cuộc cách mạng trong thế kỷ 21. Công nghệ nano là các công nghệ liên quan đến việc thiết kế, phân tích, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng việc điều khiển hình dáng, kích thước trên quy mô nano mét. Đối tượng của các công nghệ này chính là các vật liệu nano. Vật liệu nano với kích thước rất nhỏ trong khoảng 1-100 nm có những tính chất thú vị khác hẳn so với vật liệu khối cùng thành phần. Điều này là do ảnh hưởng của hiệu ứng kích thước. Các vật liệu nano đã mở ra những ứng dụng mới trong điện tử, cơ khí, xử lý môi trường, và đặc biệt trong y sinh. Các hạt nano từ với kích thước nano mét được ứng dụng rất nhiều trong các lãnh vực như xử lý môi trường, xúc tác, y sinh. Thí dụ, các hạt nano từ được dùng để tách chiết các tế bào và các thực thể sinh học dựa trên tính chất từ của chúng [1]. Dưới ảnh hưởng của từ trường cục bộ, các hạt nano từ được sử dụng để làm tăng độ tương phản ảnh cộng hưởng từ hạt nhân [1]. Đặc biệt, hiệu ứng đốt nóng cục bộ hay còn gọi hiệu ứng đốt nóng cảm ứng từ (Magnetic Inductive Heating – MIH) của vật liệu hạt nano từ hứa hẹn nhiều tiềm năng ứng dụng trong nhiệt từ trị ung thư, nhả thuốc bằng kích nhiệt từ, rã đông trong y sinh [1-8]

pdf162 trang | Chia sẻ: thientruc20 | Lượt xem: 522 | Lượt tải: 3download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận án Các đặc trưng đốt nóng cảm ứng của chất lỏng hạt nano từ, các yếu tố ảnh hưởng, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ -------------------------- LƯU HỮU NGUYÊN CÁC ĐẶC TRƯNG ĐỐT NÓNG CẢM ỨNG CỦA CHẤT LỎNG HẠT NANO TỪ VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG Chuyên ngành: Vật liệu điện tử Mã số: 9.44.01.23 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU Hà Nội - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ -------------------------- LƯU HỮU NGUYÊN CÁC ĐẶC TRƯNG ĐỐT NÓNG CẢM ỨNG CỦA CHẤT LỎNG HẠT NANO TỪ VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG Chuyên ngành: Vật liệu điện tử Mã số: 9.44.01.23 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TSKH. NGUYỄN XUÂN PHÚC PGS.TS. PHẠM THANH PHONG Hà Nội - 2019 i LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất đến GS.TSKH. Nguyễn Xuân Phúc và PGS.TS. Phạm Thanh Phong – những người Thầy đã dành cho tôi sự động viên, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận án. Các Thầy thực sự là những nhà khoa học mẫu mực, là tấm gương sáng cho bản thân tôi. Tôi xin chân thành cảm ơn sự chỉ bảo, giúp đỡ và khích lệ của PGS.TS. Lê Văn Hồng, PGS.TS. Đỗ Hùng Mạnh, PGS.TS. Vũ Đình Lãm, TS. Ngô Thị Hồng Lê và TS. Lê Trọng Lư đã dành cho tôi trong những năm qua. Bản luận án này sẽ không thể hoàn thành nếu không có sự giúp đỡ của các đồng nghiệp. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn của mình tới tất cả các thành viên thuộc Phòng Vật lý vật liệu từ - siêu dẫn và Phòng Vật liệu Nano Y sinh vì sự giúp đỡ thực hiện các phép đo và sự quan tâm động viên hết sức quý báu với tôi trong quá trình thực hiện Luận án. Đặc biệt, tôi xin được cảm ơn sự cộng tác và giúp đỡ chí tình đầy hiệu quả của TS. Phạm Hồng Nam, TS. Phạm Thị Thanh, NCS. Đỗ Khánh Tùng, NCS. Phan Quốc Thông, ThS. Lê Thị Hồng Phong, ThS. Tạ Ngọc Bách. Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới GS. TS. Nguyễn Thị Kim Thanh và TS. Lê Đức Tùng, Đại học London, Vương quốc Anh vì những bàn luận sâu sắc trong hợp tác nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Khoa học Vật liệu – Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, Trường Cao đẳng Sư phạm Nha Trang nay là Trường Đại học Khánh Hòa đã tạo điều kiện thuận lợi về thời gian, tinh thần cũng như vật chất để tôi hoàn thành luận án. Luận án này được hỗ trợ kinh phí của đề tài nghiên cứu cơ bản định hướng ứng dụng mã số ĐT-NCCB-ĐHƯD-2012-G/08 (NAFOSTED), đề tài hợp tác quốc tế FA2386-14-1-0025 và FA2386-17-1-4042 (AOARD), và đề tài nghiên cứu cơ bản mã số103.02–2015.74 (NAFOSTED). Luận án được thực hiện tại Phòng Vật lý vật liệu từ và siêu dẫn và Phòng Vật liệu Nano Y sinh (VKHVL – VHLKHCNVN). ii Nhân dịp này tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn của mình với bạn bè, Thầy cô và những người thân đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua. Tôi cũng xin được cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ và những lời động viên, chia sẻ những khó khăn khi thực hiện luận án của anh chị em trong tổ Vật lý – KTCN, Khoa Tự nhiên của Trường Đại học Khánh Hòa. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến những người thân trong gia đình. Những lời động viên của bố mẹ, vợ con thực sự là những tình cảm vô giá, là nguồn động lực tinh thần vô tận giúp tôi hoàn thành luận án này. Tác giả luận án Lưu Hữu Nguyên iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của GS.TSKH. Nguyễn Xuân Phúc và PGS.TS. Phạm Thanh Phong. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án được trích dẫn lại từ các bài báo đã được xuất bản của tôi và các cộng sự. Các số liệu, kết quả này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận án Lưu Hữu Nguyên iv DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT I. DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU aexp : hằng số mạng Aex : hệ số tương tác trao đổi C : nhiệt dung riêng của hệ chất lỏng từ dhkl : hằng số mạng của tinh thể dsp : đường kính tới hạn siêu thuận từ D : kích thước hạt – đường kính hạt DB : đường kính – tổn hao hồi phục Brown chiếm ưu thế Dcp : kích thước tới hạn DH : đường kính động học DN : đường kính – tổn hao hồi phục Néel chiếm ưu thế DSPM : đường kính siêu thuận từ tới hạn DXRD : kích thước hạt tinh thể D0 : giá trị trung bình của đường kính Ea : năng lượng kích hoạt EH : năng lượng dị hướng từ tinh thể f : tần số ( )g D : hàm phân bố log-tự nhiên H : cường độ từ trường HC : lực kháng từ hkl : các chỉ số Miler K : dị hướng từ KC : giá trị dị hướng từ phân tách nhóm A – nhóm B Keff : dị hướng từ hiệu dụng KS : hằng số dị hướng bề mặt KV : hằng số dị hướng từ tinh thể kB : hằng số Boltzman M : từ độ v MD : từ độ đô men khối MH : thành phần từ độ song song với từ trường Mr : từ dư MS : từ độ bão hòa ms : khối lượng của chất lỏng từ mi : khối lượng của hạt nano từ trong chất lỏng từ P : công suất đốt nóng cảm ứng từ Phys : công suất toả nhiệt trong một chu trình từ trễ PN : công suất đốt nóng do tổn hao hồi phục Néel PLRT : công suất đốt nóng cảm ứng từ theomô hình LRT LRTP : công suất đốt nóng cảm ứng từ trung bình rc : bán kính tới hạn T : nhiệt độ TB : nhiệt độ khóa Tc : nhiệt độ Curie V : thể tích β : bề rộng vạch ở 1/2 giá trị cường độ cực đại τ : thời gian hồi phục τB : thời gian hồi phục Brown τm : thời gian đặc trưng của các phép đo τN : thời gian hồi phục Néel τ0 : thời gian hồi phục đặc trưng của hệ hạt nano siêu thuận từ không tương tác max S SLP M ∆ ∆ : độ dốc của hàm tuyến tính SLPmax(MS) ∆Dcp : độ rộng bán vạch T t ∆ ∆ : tốc độ gia nhiệt δ : độ dày lớp bọc vi δ± : xác suất chuyển trạng thái μ0 : độ từ thẩm chân không ρc : khối lượng riêng ω : tần số góc ,,χ : phần ảo của độ cảm từ xoay chiều χd : độ cảm từ xoay chiều ở vùng từ trường cao η : độ nhớt σ : độ lệch chuẩn của phân bố kích thước λ : bước sóng θ : góc Bragg II. DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TIẾNG ANH TIẾNG VIỆT AMF Alternative Magnetic field từ trường xoay chiều BBB Blood – Brain barrier hàng rào thế của máu – não DBB hyperthermia-based drug delivery through bond breaking nhả thuốc bằng kích nhiệt từ thông qua phá vỡ liên kết DEP hyperthermia-based controlled drug delivery through enhanced permeability nhả thuốc bằng kích nhiệt từ qua độ thẩm từ tăng cường FESEM Field emission scanning electron microscope Kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường IH Induction heating Đốt nóng cảm ứng LRT Linear response theory Lý thuyết đáp ứng tuyến tính vii MIH Magnetic Inductive Heating Đốt nóng cảm ứng từ SAR Specific Absorption Rate tốc độ hấp thụ riêng SARmax tốc độ hấp thụ riêng cực đại SLP Specific Loss Power công suất tổn hao riêng SLPmax công suất tổn hao riêng cực đại SQUID Superconducting quantum interference device Giao thoa kế lượng tử siêu dẫn SWMBTs Stoner – Wohlfarth Model Based Theories Lý thuyết dựa trên mô hình Stoner – Wohlfarth VOC Volatile Organic Compound các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi VSM Vibrating sample magnetometer Hệ từ kế mẫu rung XRD X-ray difraction Nhiễu xạ tia X viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1. Cấu trúc đô men trong hạt từ. Hình 1.2. Hình mô tả năng lượng của một hạt đơn đô men có dị hướng đơn trục. Hình 1.3. Nhiệt độ khóa phụ thuộc thời gian thực nghiệm cho hai trường hợp τSQUID ≈ 102 s, τFMR ≈ 10-10 s. Hình 1.4. Đường từ hóa theo các trục dễ, trung bình và khó của tinh thể: a) Fe, b) Ni và c) Co. Hình 1.5. Sơ đồ mô tả năng lượng dị hướng từ tinh thể. Hình 1.6. Sự sắp xếp spin bề mặt của các hạt sắt từ trong hai trường hợp dị hướng bề mặt khác nhau K 0. Hình 1.7. Dị hướng từ phụ thuộc và đường kính hạt. Hình 1.8. Mô hình mô tả quá trình tổng hợp chất lỏng từ. Hình 1.9. Một số ứng dụng của hiệu ứng IH trong công nghiệp: (a) nung chảy kim loại, (b) làm cứng đường ray, (c) làm mối liên kết và (d) niêm phong. Hình 1.10. Quá trình đốt nhiệt tự khống chế nhiệt độ của các hạt ferrite spinel (từ trường 56 kHz, 100 Oe). Hình 1.11. Mô hình mô tả quá trình gia công tế bào để điều chỉnh độ insulin. Hình 1.12. Sơ đồ hai cơ chế phân phối thuốc có kiểm soát bằng phương pháp nhiệt: a) DBB và b) DEP. Hình 1.13. Mô hình nhiệt từ trị ung thư. Hình 1.14. Một số ứng dụng của hiệu ứng MIH. Hình 1.15. Điều kiện áp dụng của các mô hình lý thuyết tổn hao Rayleigh, SWMBTs và LRT. Hình 1.16. Chu trình từ trễ vuông lý tưởng. Hình 1.17. Sự phụ thuộc của tổn hao từ trễ vào cường độ từ trường với (a) các mẫu Fe3O4 chế tạo bằng các phương pháp khác nhau và (b) các mẫu ix có kích thước khác nhau. Hình 1.18. Sự phụ thuộc của công suất tổn hao vào kích thước hạt Fe3O4. Hình 1.19. Quá trình tổn hao hồi phục Néel. Hình 1.20. Quá trình tổn hao hồi phục Brown. Hình 1.21. Mô hình hóa đường cong từ hóa. Hình 1.22. Sự phụ thuộc SAR vào ωτ. Hình 1.23. Đường từ hóa của các hạt nano Fe3O4 kích thước khác nhau. Hình 1.24. SLP phụ thuộc vào đường kính hạt Fe3O4. Hình 1.25. Thực nghiệm đốt nóng cảm ứng từ của CoFe2O4 và Fe3O4 ứng với các độ nhớt khác nhau. Hình 1.26. Sự phụ thuộc tốc độ gia nhiệt vào bán kính hạt của hệ hạt nano từ 1 – BaFe6O19, 2 – CoFe2O4, 3 – Fe3O4 và 4 – γ- Fe2O3 ở từ trường 0,09 T, 300 kHz. Hình 1.27. Sự phụ thuộc tốc độ gia nhiệt vào kính thước hạt của hệ hạt nano từ FeCo với các giá trị dị hướng từ K khác nhau. Hình 2.1. Sự phụ thuộc vào D của các thời gian hồi phục đối với các hệ chất lỏng hạt nano từ (a) FeCo, (b) La0.7Sr0.3MnO3, (c) MnFe2O4, (d) Fe3O4, (e) CoFe2O4 và (f) FePt. Hình 2.2. Sự phụ thuộc của SLP vào D của các hệ chất lỏng hạt nano từ FeCo, LSMO, MnFe2O4, Fe3O4, CoFe2O4 và FePt ứng với từ trường 65 Oe, 236 kHz. Hình 2.3. Sự phụ thuộc vào D của SLP ứng với các cường độ từ trường khác nhau của các hệ (a) FeCo, (b) La0.7Sr0.3MnO3, (c) MnFe2O4, (d) Fe3O4, (e) CoFe2O4 và (f) FePt. Hình 2.4. Sự phụ thuộc vào H của tỷ lệ ( ) ( )( )50 SLP H SLP H Oe= đối với các hệ FeCo, LSMO, MnFe2O4, Fe3O4, CoFe2O4 và FePt ứng với đường kính (a) 4 nm và (b) 36 nm. x Hình 2.5. Sự phụ thuộc vào H của tỷ lệ ( ) ( )( ) max max 50 SLP H SLP H Oe= đối với các hệ FeCo, LSMO, MnFe2O4, Fe3O4, CoFe2O4 và FePt ứng với kích thước Dcp. Hình 2.6. Sự phụ thuộc vào D của SLP ứng với các tần số khác nhau của các hệ (a) FeCo, (b) La0.7Sr0.3MnO3, (c) MnFe2O4, (d) Fe3O4, (e) CoFe2O4 và (f) FePt. Hình 2.7. Sự phụ thuộc vào f của tỷ lệ ( ) ( )( )100 SLP f SLP f kHz= đối với các hệ FeCo, LSMO, MnFe2O4, Fe3O4, CoFe2O4 và FePt có kích thước hạt 5 nm. Hình 2.8. Sự phụ thuộc vào f của SLP đối với các hệ FeCo, LSMO, MnFe2O4, Fe3O4, CoFe2O4 và FePt. Hình 2.9. Sự phụ thuộc vào f của ( ) ( )( )100 SLP f SLP f kHz= đối với các hệ FeCo, LSMO, MnFe2O4, Fe3O4, CoFe2O4 và FePt ứng với kích thước Dcp ( f = 100 kHz). Hình 2.10. Sự phụ thuộc vào D của SLP ứng với các giá trị Ms khác nhau của các hệ (a) FeCo, (b) La0.7Sr0.3MnO3, (c) MnFe2O4, (d) Fe3O4, (e) CoFe2O4 và (f) FePt. Hình 2.11. Sự phụ thuộc vào MS của SLPmax của các hệ (a) FeCo, (b) La0.7Sr0.3MnO3, (c) MnFe2O4, (d) Fe3O4, (e) CoFe2O4 và (f) FePt. Hình 2.12. Sự phụ thuộc SLP vào D ứng với các độ nhớt η khác nhau của các hệ (a) CoFe2O4 và (b) FePt. Hình 2.13. Sự phụ thuộc SLPmax vào MS ứng với các độ nhớt η khác nhau của các hệ (a) CoFe2O4 và (b) FePt. Hình 2.14. Sự phụ thuộc vào D của SLP đối với các hệ (a) FeCo, (b) LSMO, (c) MnFe2O4, (d) Fe3O4, (e) CoFe2O4 và (f) FePt ứng với các σ khác nhau. xi Hình 2.15. Sự phụ thuộc vào σ của ( ) ( ) max max 0 SLP SLP σ σ = đối với các hệ FeCo, LSMO, MnFe2O4, Fe3O4, CoFe2O4 và FePt. Hình 2.16. Sự phụ thuộc vào σ của ( ) ( ) max max 0 SLP SLP σ σ = đối với các hệ FeCo, LSMO, MnFe2O4, Fe3O4, CoFe2O4 và FePt ứng với tần số (a)100 kHz và (b) 1 MHz. Hình 2.17. Sự phụ thuộc vào σ của ( ) ( ) max max 0 SLP SLP σ σ = đối với các hệ FeCo, LSMO, MnFe2O4, Fe3O4, CoFe2O4 và FePt ứng với độ nhớt (a) 1 mPa•s và (b) 5mPa•s. Hình 2.18. Đồ thị SLP(D) của hệ chất lỏng hạt nano từ Fe3O4 với các giá trị K khác nhau. Hình 2.19. Sự phụ thuộc vào K của hai tham số Dcp và ∆Dcp của hệ chất lỏng hạt nano từ Fe3O4 với các giá trị K khác nhau. Hình 2.20. Sự phụ thuộc vào σ của ( ) ( ) max max 0 SLP SLP σ σ = đối với hệ chất lỏng hạt nano từ Fe3O4. Hình 2.21. Đồ thị DC (K) ứng với (a) các tần số khác nhau hoặc (b) các độ nhớt khác nhau. Hình 2.22. Đồ thị KC (a) theo f với hàm: ( ) ( )( )1 01 1 B f fCK f A e− × −= − , hoặc (b) theo η với hàm: ( ) 2 2CK A Bη η= + × . Hình 3.1. Cấu tạo đơn giản của một bình thủy nhiệt. Hình 3.2. Sơ đồ tổng hợp hệ hạt nano CoFe2O4 và MnFe2O4. Hình 3.3. Thiết bị Siemens D5000. Hình 3.4. Giản đồ nhiễu xạ tia X của hệ mẫu (a) MnFe2O4 và (b) CoFe2O4. Hình 3.5. Ảnh FESEM của các mẫu (a) MFT100; (b) MFT180; (c) CFT100 và (d) CFT180. xii Hình 3.6. Đường cong từ trễ M(H) của các hệ hạt nano từ MnFe2O4. Hình 3.7. Đường từ hóa ban đầu và đường làm khớp theo định luật chậm tới hạn của các hệ hạt nano từ MnFe2O4. Hình 3.8. Đường cong từ trễ M(H) của các hệ hạt nano từ CoFe2O4. Hình 3.9. Đường từ hóa ban đầu và đường làm khớp theo định luật tiệm cận tới bão hòa của các hệ hạt nano từ CoFe2O4. Hình 3.10. Phân bố kích thước động học của các hệ mẫu (a) MFT120; (b) MFT140; (c) MFT160 và (d) MFT180. Hình 3.11. Phân bố kích thước động học của các hệ mẫu(a) CFT120; (b) CFT140; (c) CFT160 và (d) CFT180. Hình 3.12. Hệ phát từ trường xoay chiều: Model RDO-HFI. Hình 3.13. (a) Minh họa bố trí thí nghiệm đốt nóng cảm ứng từ, (b) cách xác định tốc độ tăng nhiệt ban đầu từ đường nhiệt độ đốt phụ thuộc thời gian. Hình 3.14. Đường đốt nóng cảm ứng từ của các hệ mẫu (a) MFT100 và (b) CFT100 cho từ trường các cường độ khác nhau, tần số f = 236 kHz. Hình 3.15. Phụ thuộc SAR vào từ trường đo cho 2 chất lỏng từ MFT100 và CFT100. Hình 3.16. Đường đốt nóng cảm ứng từ của các hệ mẫu (a) MFT100 và (b) CFT100 đo tại từ trường cùng cường độ 80 Oe với 3 tần số khác nhau Hình 3.17. Giá trị của SAR phụ thuộc vào f. Hình 3.18. Đường đốt nóng cảm ứng từ của các hệ chất lỏng từ nền hạt nano kích thước khác nhau, của: (a) MnFe2O4 và (b) CoFe2O4. Hình 3.19. Giá trị SAR/MS và SLP/MS của chất lỏng từ MnFe2O4. Hình 3.20. Giá trị SAR/MS và SLP/MS của chất lỏng từ CoFe2O4. Hình 3.21. Đường gia nhiệt đốt nóng cảm ứng từ của các hệ chất lỏng từ: (a) MnFe2O4 và (b) CoFe2O4. Hình 3.22. Sự phụ thuộc SAR vào độ nhớt của các hệ chất lỏng từ (a) MnFe2O4 và (b) CoFe2O4. xiii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Một số vật liệu được dùng làm lõi, vỏ và dung môi của chất lỏng từ. Bảng 1.2. Kích thước của một số hệ chất lỏng hạt nano từ. Bảng 1.3. Dị hướng từ của một số vật liệu khối. Bảng 1.4. Dị hướng từ của Fe3O4. Bảng 1.5. Giá trị SAR của một số hệ chất lỏng hạt nano từ. Bảng 2.1. Tính chất từ của các hệ hạt nano từ. Bảng 2.2. Các giá trị DN, DNB, DB, Dcp và ∆Dcp của các chất lỏng hạt nano từ (tần số 236 kHz). Bảng 2.3. Giá trị Dcp của các hệ chất lỏng từ tính theo các tần số từ trường khác nhau. Bảng 2.4. Độ dốc max s SLP M ∆ ∆ của các hệ chất lỏng từ FeCo, LSMO, MnFe2O4, Fe3O4, CoFe2O4 và FePt. Bảng 2.5. Các giá trị DN, DNB, DB và Dcp của các chất lỏng hạt nano từ FeCo và Fe3O4. Bảng 2.6. Các giá trị Dcp, ∆Dcp và SLPmax của hai hệ CoFe2O4 và FePt. Bảng 2.7. Các giá trị max S SLP M ∆ ∆ và hệ số làm khớp hàm R2 của các hệ FeCo, CoFe2O4 và FePt ứng với các độ nhớt khác nhau. Bảng 2.8. Giá trị ( ) ( ) max max 0 SLP SLP σ σ = của các hệ chất lỏng hạt nano từ. Bảng 2.9. Giá trị ∆Dcp các hệ chất lỏng hạt nano từ. Bảng 2.10. Các giá trị ( ) ( ) max max 0 SLP SLP σ σ = và SLPmax của các hệ chất lỏng hạt nano từ MnFe2O4 và CoFe2O4. Bảng 2.11. Các giá trị Dcp, ∆Dcp và SLPmax của chất lỏng hạt nano từ Fe3O4. Bảng 2.12. Bảng giá trị Dcp và ΔDcp thay đổi theo K ứng với các tần số khác nhau. xiv Bảng 2.13. Bảng giá trị Dcp và ΔDcp thay đổi theo giá trị K ứng với các độ nhớt khác nhau (100 kHz). Bảng 2.14. Các giá trị KC ứng với các độ nhớt khác nhau hoặc các tần số khác nhau. Bảng 3.1. Bảng tổng hợp các mẫu nghiên cứu. Bảng 3.2. Các giá trị DXRD và aexp. Bảng 3.3. Các giá trị MS, Keff và DSPM của các hệ chất lỏng từ MnFe2O4. Bảng 3.4. Các giá trị MS, HC, MR và Keff của các hệ chất lỏng từ CoFe2O4. Bảng 3.5. Phân bố kích thước động học của các hệ chất lỏng từ. Bảng 3.6. Các giá trị SAR của các hệ chất lỏng từ MFT100 và CFT100 ứng với cường độ từ trường khác nhau. Bảng 3.7. Các giá trị SAR của các hệ chất lỏng từ MFT100 và CFT100 ứng với tần số khác nhau. Bảng 3.8. Các giá trị SAR và SAR /MS của các hệ chất lỏng từ MnFe2O4. Bảng 3.9. Các giá trị SAR và SAR /MS của các hệ chất lỏng từ CoFe2O4. Bảng 3.10. SLP và SAR của các hệ CFT100 và MFT100. Bảng 3.11. Các thời gian hồi phục của MFT00 và CFT100. xv MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn i Lời cam đoan iii Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt iv Danh mục các hình vẽ và đồ thị viii Danh mục các bảng xiii MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 1 Chương 1. HIỆU ỨNG ĐỐT NÓNG CẢM ỨNG TỪ CỦA CHẤT LỎNG HẠT NANO TỪ ....................................................................................................... 7 1.1. Tổng quan về hiệu ứng đốt nóng cảm ứng từ ............................................. 7 1.1.1. Hạt nano từ và hạt siêu thuận từ: những đặc tính cơ bản ................. 7 1.1.1.1. Đô men của các hạt nano từ ............................................ 7 1.1.1.2. Trạng thái siêu thuận từ .................................................. 9 1.1.1.3. Sự phụ thuộc của dị hướng từ theo kích thước hạt .......... 11 1.1.2. Chất lỏng từ: chế tạo và ứng dụng .................................................. 14 1.1.3. Hiệu ứng đốt nóng cảm ứng từ và ứng dụng ................................... 16 1.2. Các cơ chế vật lý của hiệu ứng đốt nóng cảm ứng từ ................................. 22 1.2.1. Các yếu tố đóng góp cho công suất đốt nóng cảm ứng từ................ 22 1.2.2. Tổn hao từ trễ ................................................................................. 23 1.2.3. Tổn hao hồi phục Néel ................................................................... 26 1.2.4. Tổn hao hồi phục Brown ................................................................ 27 1.2.5. Lý thuyết đáp ứng tuyến tính LRT .................................................. 28 1. 3. Các khó khăn, thách thức trong nghiên cứu thực nghiệm tối ưu hóa hiệu ứng đốt nóng cảm ứng từ của hệ chất lỏng hạt nano từ ........................................... 30 1.3.1. Kích thước hạt và vấn đề khống chế kích thước hạt, độ hẹp phân bố kích thước ....................................................................................................... 31 1.3.2. Từ độ hạt nano và vấn đề suy giảm từ độ do lớp chết từ bề mặt ..... 33 1.3.3. Độ dị hướng từ trong các hạt nano từ chế tạo ................................. 34 1.3.4. Các yêu cầu về độ nhớt trong các ứng dụng khác nhau ................... 37 xvi 1.4. Tổng quan về các nghiên cứu công suất đốt nóng cảm ứng từ ................... 37 1.4.1. Các nghiên cứu thực nghiệm .......................................................... 37 1.4.2. Các nghiên cứu lý thuyết ................................................................ 40 Tóm lược chương 1 ......................................................................................... 44 Chương 2. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT ĐỐT NÓNG CẢM ỨNG TỪ THEO MÔ HÌNH ĐÁP ỨNG TUYẾN TÍNH ........................................ 45 2.1. Các đặc trưng công suất đốt nóng cảm ứng từ .........................