Магнітні властивості карбіду NiCx з дефектною структурою типу сфалериту

Abstract

Досліджено магнітну сприйнятливість нанорозмірного карбіду NiCx (x ≤ 0,33) із дефектною кубічною структурою типу сфалериту (а = 0,3549 нм), синтезованого методом механохімічного сплавлення суміші порошків нікелю та багатостінних вуглецевих нанотрубок в високоенергетичному кульовому планетарному млині. Виявлено двостадійний характер експериментальних політерм магнітної сприйнятливості χ(T). Встановлено, що тривалість розмелювання вихідної шихти Ni-ВНТ в високоенергетичному кульовому млині супроводжується зміною магнітних характеристик, зокрема збільшенням парціального парамагнітного моменту та температури Кюрі досліджуваного матеріалу. Виявлений ефект пояснюється тим, що під час механохімічної активації при утворенні кристалічної ґратки карбіду NiCx атоми вуглецю в ній частково заповнюють тетраедричні пустоти вихідної нікелевої ґратки, поступово руйнуючи певні зв'язки Ni–Ni, збільшуючи при цьому число електронів із неспареними спінами, які визначають парамагнітні характеристики одержаного матеріалу.

Исследовано магнитную восприимчивость наноразмерного карбида NiCx (x ≤ 0,33) с дефектной кубической структурой типа сфалерита (а = 0,3549 нм), синтезированного методом механохимического сплавления смеси порошков никеля и многостенных углеродных нанотрубок в высокоэнергетической шаровой планетарной мельнице. Выявлено двухстадийный характер экспериментальных политерм магнитной восприимчивости χ(T). Установлено, что продолжительность размола исходной шихты Ni-УНТ в высокоэнергетической шаровой мельнице сопровождается изменением магнитных характеристик, в частности, увеличением парциального парамагнитного момента и температуры Кюри изучаемого материала. Обнаруженный эффект объясняется тем, что во время механохимической активации при образовании кристаллической решетки карбида NiCx атомы углерода в ней частично заполняют тетраэдрические пустоты исходной никелевой решетки, постепенно разрушая связи Ni—Ni, увеличивая при этом число электронов с неспаренными спинами, которые определяют парамагнитные характеристики полученного материала.

Magnetic susceptibility of nanoscaled NiCx carbide (x ≤ 0.33) with a defective cubic structure of the sphalerite type (a = 0.3549 nm) synthesized from elemental nickel powder and multiwalled carbon nanotubes in a highenergy planetary ball mill has been studied. The two-stage character of the experimental polytherms of magnetic susceptibility χ(T) is found. It is established that the milling time of the initial Ni-CNT charge in a high-energy ball mill is accompanied by a change in the magnetic characteristics, in particular, by increasing the partial paramagnetic moment and the Curie temperature of the material studied. The revealed effect is explained by the fact that the formation of a crystalline lattice of NiCx carbide at the reaction milling is defined by the carbon atoms, which partially fill the tetrahedral voids of the original nickel lattice, by gradually destroying certain Ni—Ni bonds, thereby increasing the number of electrons with unpaired spins that determine the paramagnetic characteristics of the material obtained.