Strukturna i funkcionalna svojstva materijala na bazi spinelnih oksida

Abstract

U ovoj doktorskoj disertaciji detaljno je ispitan uticaj metoda sinteze, oblaganja sintetisanih čestica i sinterovanja na magnetna i električna svojstva kako funkcionalizovanih spinelnih oksida, tako i njihovih kompozita, a u cilju njihove primene, sa akcentom na biomedicinsku upotrebu. Jedan deo istraživanja posvećen je magnetnim svojstvima skrobom funkcionalizovanih kobalt-ferita (CoFe2O4) sintetisanih na pet različitih načina (metodom koprecipitacije, mehanohemijski, metodom koprecipitacije potpomognute ultrazvukom, metodom mikroemulzije i mikrotalasno potpomognutim hidrotermalnim metodom). Dobijeni materijali su detaljno strukturno i morfološki okarakterisani standardnim tehnikama. Utvrđeno je da metod sinteze kao i način oblaganja značajno utiče na magnetna svojstva. Prateći uspešnost oblaganja i efekat aglomeracije preko pokazanih magnetnih svojstava, predloženi su najbolji materijali za primenu u magnetnoj rezonantnoj tomografiji. Drugi deo istraživanja bio je posvećen magnetoelektričnim perovskit/spinel kompozitima. Detaljno je ispitan uticaj metoda sinteze, faznog sastava i temperature sinterovanja na električna svojstva BaTiO3/CoFe2O4 i BaTiO3/NixZn1-xFe2O4 kompozita. Ispitana je struktura i morfologija materijala pre i posle sinterovanja. Odnos perovskit/ferit faza imao je presudan uticaj na električna svojstva sintetisanih kompozita. Ispitivanje električnih svojstava na ovim kompozitima može predstavljati dobar screening metod za odabir magnetoelektričnih materijala kao višefaznih multiferoika za savremene primene u tehnologiji i/ili medicini.

This doctoral dissertation deals with detailed investigation of synthesis methods, coating and sintering effects on magnetic and electrical properties of spinel oxide-based nanomaterials for the applications in biomedical field. Part of the investigations included magnetic properties study of starch-coated cobalt-ferrite (CoFe2O4) nanoparticles prepared by five different routes (coprecipitation, mechanochemical, ultrasonically assisted coprecipitation, microemulsion, and microwave-assisted hydrothermal syntheses). The synthesized materials were thoroughly characterized by standard techniques. The general conclusion was that the way of coating alongside with chosen preparation method had a crucial role for magnetic properties. The magnetic measurements served as a good platform to monitor agglomeration and coating effects, which helped to choose materials with best performances for applications in magnetic resonance imaging (MRI). Another part of the investigations was devoted to the influence of synthetic method, phase composition and sintering temperature on BaTiO3/CoFe2O4 and BaTiO3/NixZn1-xFe2O4 electrical properties. The structure and morphology of as-prepared and sintered samples were examined in detail. The optimal perovskite/spinel phase ratio is a key factor for prominent electrical properties. The electrical measurements performed on this type of composites might be a good screening test for choosing magnetoelectric material for further investigations including usage in technology and/or medicine.