1引言
传统的陶瓷工艺和共沉淀是制造陶瓷材料通用的方法，但在制备混合型铁氧体系统中，要得到单相材料困难很多。生产纳米尺度的铁氧体粉料的能力，对控制用粉末冶金工艺制得磁件的几何结构和性能很重要。据最近报道，纳米结构的铁氧体还可望获得很多新应用，且性能优异。
采用传统工艺，需要高温烧结才能得到铁氧体粉，用溶胶-凝胶（sol-gel）法，则可提供一种以较低温度制备纳米粒子的新途径。当粒子尺寸变得甚小时，由于受热能影响，自始至终存在磁矩有序产生的顺磁驰豫现象，这会严重影响材料的磁特性。
本文介绍用溶胶凝胶工艺，在300℃以下的低温制备出纳米尺寸亚铁磁NiZn铁氧体，并研究了它们的微观结构与磁性能。
2实验
用溶胶-凝胶法，以金属硝酸盐作母质，制备NiZnCu铁氧体，Ni0.2Zn0.8-XCuXFe2O4(x=0.2~0.6)。按每种金属离子的当量，把硝酸镍(Ⅱ)、硝酸锌(Ⅱ)、硝酸铜(Ⅱ)和硝酸铁(Ⅲ) 溶解在乙醇中，添加蒸馏水和乙酰丙酮，搅拌溶液，在80℃保温3小时之前，先在室温反应2小时。将溶液形成的凝胶产物在250℃加热12小时，便得到单相尖晶石铁氧体。
用X射线衍射(XRD)确定铁氧体的晶相，用振动样品磁强计（VSM）并施加10KOe外场，测量铁氧体的磁性能。用场发射扫描电镜（FE-SEM）以7KV加速电压和透射电镜（TEM）以400KV摄取铁氧体纳米晶粒的形状图象。
3结果与讨论
NiZn铁氧体有很多引人注目的性能：居里点高，电阻率高，介电常数低，但这些性能对组成、微观结构和加热温度很敏感。已证明，引进少量的代换离子会使其微观结构和磁性能发生重要的变化。
图1是未加添加剂前Ni0.2Zn0.8-xCuxFe2O4(0.2≤x≤0.6)粉体的XRD图形，确认除x=0.6之外，其余的形成了良好的单相尖晶石结构晶体。图1显示，在0.2≤x≤0.6组成范围多数为晶石相，在x=0.6时，观察到了第二相——红铁矿（α-Fe2O3）相。
曾计算过晶格常数，已证明在Zn离子优先占据四面体位的尖晶石结构中，晶格常数会随着Zn的完全置换线性地增大。
图2是用FE-SEM观察到NiZnCu铁氧体粉的图象，它们系团块结构，每个纳米尺度的球形粒子在10~20nm左右。图3是纳米尺度NiZnCu铁氧体晶粒的IEM照片，显示出具有纳米结构基体良好的结晶晶格点阵。
据报告，三价铁离子（Fe3+）与乙醇间的反应主要发生在使用硝酸盐的溶胶-凝胶系统之中。增加NiZn铁氧体中Cu的置换量，会使Fe3+与乙醇间的主反应推迟并产生极少量的未反应物——α-Fe2O3。
在NiZnCu铁氧体中添加有机物，目的是为了得到均匀的晶粒和除掉剩余的α-Fe2O3相。图4是用溶胶-凝胶法加乙酰丙酮合成Ni0.2Zn0.8-xCuxFe2O4(x=0.6)的XRD图形。可清楚看到，图中没有出现象图1中标出的那个赤铁矿峰，只生成了单相尖晶石NiZn铁氧体。从这个图还看出，反应机制和性能的变化与原材料（包括添加剂）有关系。
在室温和77K用VSM测得NiZnCu铁氧体粉体的磁性能示于图5。其饱和磁化强度Ms分别为51emu/g(77K)和19emu/g（室温）左右。这种磁测量结果间的差异（见图5），可能与纳米结构NiZnCu铁氧体晶粒在高温下自旋磁矩的热振动有关。
当晶粒尺寸变得很小时，材料的磁特性会受到严重的影响，这是因为在整个磁矩有序化过程中始终受到热能的影响，从而产生典型亚铁磁行为与温度相关联的顺磁驰豫现象。